馬全強  魏紅玉   范維慶   劉  勇

（山西建邦集團有限公司通才煉鐵廠）

摘  要  通才煉鐵1號高爐針對風口小套破損頻繁的問題，分析了風口小套破損的機理，采取優(yōu)化配料、提高冷卻水壓力、流速，煤槍結構優(yōu)化及插槍技術改善、強化管理，制定合理的操作制度等措施，2019年高爐風口小套的破損數(shù)目大幅降低，降低了設備的休風率和材料消耗，提高了高爐的技術經濟指標。

關鍵詞  高爐  風口破損  冷卻水壓 操作制度  休風率

1 前言

通才1號450m3高爐，共計14個風口。自2018年1月至12月，共有52個風口小套破損更換。頻繁的休復風嚴重影響高爐的正常生產組織，影響高爐指標和順行。通才煉鐵廠認真組織專業(yè)技術人員進行分析，查找風口小套頻繁損壞的原因，對配料結構、高爐操作制度、風口冷卻及上翹情況、煤槍材質及插槍技術、操作制度等方面因素進行分析，并采取了一系列應對措施。2019年1月至12月，全年共有22個風口小套破損，相比于2018年，風口小套破損數(shù)量大幅減少，減少了因更換風口小套造成的無計劃休風，同時減少了材料消耗。在鋼鐵市場形勢日趨嚴峻，降低風口小套破損，可以降低休風率，降本增效，減少風口小套破損休風更換對爐況的影響，進一步降低生鐵成本。

車間看水技師對正在使用的風口小套進行統(tǒng)計，統(tǒng)計內容包括：各個風口小套的型號、開始使用時間、破損時間、破損部位、使用壽命。同時積極與生產廠家溝通，具體要求包括：使用優(yōu)質的材料、先進的加工工藝、合理的水道結構形式等，達到具有優(yōu)異的熱傳導、抗磨損、耐腐蝕、抗沖擊品質。制作工藝采用普通鑄造，材質Cu≥99.8%，前端水速>6米/秒，達到最佳換熱效果。按照重量單價結算，確保使用壽命。1號高爐正常風口小套使用壽命為8個月。

由圖1對比分析2019年與2019年風口小套破損的情況，可以看出，2019年風口破損數(shù)量大幅度減少，減少了因更換風口小套造成的無計劃休風，同時減少了材料消耗，減少了爐況波動。進一步提高產量，降低生鐵成本。

2  風口破損原因

2.1 冷卻水壓力不足

高爐風口不僅承受著高溫液態(tài)渣鐵的惡劣侵蝕、而且受到循環(huán)區(qū)焦炭的撞擊及落下焦炭的磨損。造成風口小套磨損的原因很多，但最基本的磨損機理是：風口受熱超負荷，冷卻介質難以及時傳導散熱，從而導致風口套溫度高于銅質固液相反應700℃界限溫度；當達到銅劇烈氧化900℃界限溫度時，風口很快在高溫高壓下?lián)p壞漏水。2018年1號高爐高壓工業(yè)水壓力維持在700kpa,冷卻水流速為4.5m/s,較低的水速難以及時將風口小套前的熱量傳到出去，造成風口小套破損。

2.2  風口前理論燃燒溫度較高

高爐生產中兩個月左右需要一次20小時的定修，在恢復爐況過程中，均采取隔花堵4個風口；目的是為了維持適宜的風速及鼓風動能，保證吹透中心，以快速恢復爐況。每次爐況恢復的過程中，由于休風料到達風口造成理論燃燒溫度過高，或者由于爐缸不活躍，開風口時機不恰當?shù)?，都易出現(xiàn)堵泥風口兩側的風口損壞，需要組織休風更換。此外噴煤煤槍不正，煤槍堵塞，恢復噴煤不及時等均會造成噴煤不均勻，風口前理論燃燒溫度波動，風口小套熱負荷波動大，不利于風口小套的維護。

2.3  高爐操作制度

由于外部條件變化，上部調整裝料制度不到位,導致中心或邊緣氣流過于旺盛或不足，造成渣皮脫落，使爐缸透液性大幅下降，爐缸的工作狀態(tài)變差，不活躍，死區(qū)較多，爐缸堆積現(xiàn)象較為頻繁，易造成風口大量破損。此外由于原燃料質量變化，使高爐煤氣流發(fā)生變化，導致爐墻渣皮脫落，富集在局部風口處，使風口燒壞。高爐長期休風復風過程中，渣鐵流動性不好，爐溫過高，爐缸不活躍，也容易造成風口小套破損。此外操作制度上過分發(fā)展邊緣的裝料制度是風口燒損的一個重要因素。根據(jù)1號高爐風口小套破損情況，很多是復風過程中的熔損，復風初期，渣鐵流動性不好，爐缸不活躍，風口前理論燃燒溫度過高，操作中不注意氧氣、煤量、開風口時機的選擇，很容易造成風口的損壞，影響爐況的恢復進程。

2.4  有害元素含量高

在燒結礦配料方面，考慮低成本因素，混合料配用了布袋灰、燒結機頭灰,同時混合料鋼泥配加比例較大，使燒結礦中的堿金屬、Zn含量升高，高爐堿負荷、鋅負荷較重。高爐鋅負荷行業(yè)標準為0.15kg/t,一方面堿金屬提高焦炭反應性，降低反應后強度，造成焦炭粉化，透液性和透氣性變差，不利于爐況順行，導致風口大量破損；另一方面，堿金屬和鋅滲入爐襯中，使得磚襯膨脹，導致風口及二套變形、上翹[1]。

圖2為1號高爐鋅負荷情況?？梢钥闯?，高爐鋅負荷遠高于行業(yè)標準，鋅在高爐內的惡性循環(huán)和積累，嚴重影響了高爐的穩(wěn)定順行與節(jié)能降耗。其行為對高爐的負面影響是多方面的：一是鋅在高爐內的循環(huán)和積累，稀釋煤氣的有效濃度,減弱間接還原，降低煤氣利用率;二是影響焦炭的熱態(tài)性能，使焦炭的氣化反應能力增強，反應后強度降低;三是使球團礦異常膨脹而粉化;四是降低礦石的軟化溫度，液態(tài)或固態(tài)鋅金屬還黏附于爐襯上，既能使爐墻結瘤，又直接破壞爐墻;五是在爐缸高溫區(qū)鋅蒸汽可以滲入爐襯的磚縫、裂紋和氣孔中，破壞磚襯。堿金屬和鋅滲入爐襯中，導致磚襯膨脹，導致風口及二套變形、上翹，增加風口小套破損。同時煤氣流的變化和爐況的波動，會引起渣皮的脫落，造成風口小套破損。

2.5  爐缸不活躍

高爐爐缸活躍、穩(wěn)定順行是煉鐵生產順暢的基本要求，所以爐缸在任何位置產生堆積，都可能發(fā)生風口套燒損，低爐溫堆積、高堿度堆積、石墨碳堆積均是高爐爐缸堆積的主要原因[2]。另外，慢風時間長，風速不合理，冷卻設備漏水，也都會造高爐爐缸堆積，爐缸不活躍，導致風口磨損。1號高爐處于爐役后期，存在爐型不規(guī)整、冷卻設備漏水、煤氣流不穩(wěn)定、爐溫波動大等實際問題。冷卻設備向爐缸漏水，使渣鐵物理熱降低，流動性變差，其次是高爐風量不夠，鼓風動能不足而使爐缸活躍性變差。最后是各種原因引起的堿度波動較大，爐渣堿度控制不合理，由于受原料成份波動的影響大，渣堿度調整不及時，使得渣鐵流動性變差，從而影響爐缸的活躍性。

3 采取措施

3.1提高冷卻水壓力

提高風口小套高壓工業(yè)水壓力，強化風口前端換熱。1號爐高壓工業(yè)水壓力由2018年的700kpa提高至820kpa，冷卻水流速從4.5m/s提高至7.2m/s，風口小套平均水溫差由2018的6.5℃降至4.9℃。冷卻水壓力和流速的提高，強化了冷卻效果，有利于延長小套使用時間。

3.2 改進煤槍材質、調整煤槍位置

看水工段加強對風口煤槍的巡檢，及時調整煤槍位置、排通煤槍和更換煤槍，保證噴煤在風口中心線位置。此前鐵口兩側1#、14#風口由于噴煤位置不正或者煤槍磨漏更換不及時的影響，經常出現(xiàn)煤粉長期沖刷風口小套前端，從而磨壞風口小套，通過加強點檢，爐內操作固定煤量措施，減少了噴煤波動對風口小套的影響。

為了保障高爐休風能快速恢復達產，及早噴煤。對噴煤槍進行了相應改造，煤槍材質使用06Cr25Ni20材質，部分風口使用耐磨陶瓷噴槍，極大減少了煤槍的磨損，減少了由于煤槍磨漏對風口小套側壁的沖刷；同時也減少了煤槍的更換。在恢復噴煤的過程中，兩人配合進行煤槍的調整，保證噴煤槍插入小套100mm。射流保證在風口中心，當班期間觀察1次/小時，偏離的進行相應調整；同時看水工對更換的煤槍進行記錄，加強點檢，及時更換磨損煤槍，大幅減少了煤粉射流對小套的沖刷造成小套損壞。

3.3  制定合理的操作制度

爐缸不活躍主要表現(xiàn)有：渣鐵流動性差，渣鐵排放不順暢，爐溫偏差大，高爐不經憋，稍有憋爐就容易影響風口工作。通過調劑布料制度，選擇合理的礦批，在邊緣氣流過旺的情況下，采取向邊緣增加布礦的環(huán)數(shù)或減少布向邊緣焦炭的環(huán)數(shù)，增加布向中心的焦炭比例；通過調劑，達到合理的煤氣流分布，煤氣利用率由38%-39%提高到42-43%，使操作爐型規(guī)整，使爐墻渣皮保持相對穩(wěn)定，保持爐缸工作正?；钴S，爐缸的透液性良好，使風口的工況條件改善，避免局部窩渣、窩鐵現(xiàn)象。

合理的造渣制度與熱制度是高爐穩(wěn)定順行的保證，1號高爐要求鐵水[Si]0.3-0.55%,[S]0.025-0.035%,為保證充足的爐溫，物理熱控制≥1450℃。造渣制度上，要求爐渣二元堿度控制在1.20，四元堿度1.05-1.1。同時根據(jù)原料條件，制定合理的裝料制度，選擇合理的礦批，確保料速，固定煤量；合理的操作制度，確保了煤氣流的穩(wěn)定，有利于渣皮的穩(wěn)定，高爐穩(wěn)定順行，促進高產穩(wěn)產。

強化各工段的管理和要求，槽下加強篩分，減少入爐原料粉末，關注t/h值，根據(jù)原料粒度及時調整。看水工段加強了對水系統(tǒng)、風口煤槍的巡檢，通過提高冷卻水壓，及時調整煤槍位置、排通煤槍等措施，確保噴煤勻噴廣噴，減少了風口小套的破損。為適應提高產量的要求，爐前與炮泥廠家溝通，改進炮泥質量，同時不斷提高操作技能，鐵口深度合格率、鐵量差、出鐵正點率、全風堵口率等指標穩(wěn)步提高。

3.4  優(yōu)化配料

通過配料技術控制有害元素的含量。針對堿金屬含量高的燒結機頭灰不再直接配用，高爐布袋除塵灰經脫除鋅后再回混勻料堆，根據(jù)循環(huán)物料的產量，均勻配吃，防止配料波動。提高本廠球團中MgO含量，確保高爐爐渣的鎂鋁比0.6-0.65%的范圍，鎂鋁比提高以后，使高爐的排堿、排鋅的能力得到提高，穩(wěn)定的堿負荷、鋅負荷使高爐爐況平穩(wěn)，降低了風口的破損。此外2019年由于原料結構的變化，配用的焦炭品種比較固定，表3為高爐使用焦炭指標，可以看出，焦炭的冷強度和熱態(tài)性能較好，尤其是干熄焦的使用，有利于煤氣流的合理分布，爐況的穩(wěn)定順行，爐缸透液性提高，穩(wěn)定的原燃料結構，良好的焦炭質量，提高了爐況穩(wěn)定性，減少了爐況波動。

4   結語

（1）降低風口小套破損，不僅可以降低材料消耗，同時也減少了無計劃休風更換小套對爐況的影響，有利于高爐穩(wěn)定順行，提產降耗。

（2）提高冷卻水壓，提高冷卻水流速，當班期間及時調整噴槍角度及位置、更換磨損煤槍，保證煤粉射流不磨損小套內沿，提高小套耐磨性延長小套使用壽命。

（3）合理的造渣制度與熱制度是高爐穩(wěn)定順行的保證，制定合理的操作制度，不僅會使煤氣流分布合理，使爐缸活躍，同時減少渣皮的脫落，減少風口小套破損。

（4）優(yōu)化原燃料結構，穩(wěn)定的原燃料結構是爐況穩(wěn)定順行的保障，加強對原燃料冶金性能檢測，認真跟蹤記錄原燃料有害元素入爐量，休風前定期洗爐排堿，保持合理的操作爐型，穩(wěn)定煤氣流，活躍爐缸，減少風口小套破損。

5  參考文獻

[1]  周傳典.高爐煉鐵生產技術手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005.

[2]  張殿有.高爐冶煉操作技術[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2010.