楊康  邱全

（紅河鋼鐵有限公司 云南 蒙自 661100）

摘 要  風(fēng)口是高爐送風(fēng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，延長(zhǎng)風(fēng)口壽命對(duì)高爐的穩(wěn)定順行有著十分重要的意義。紅鋼1350m3高爐自2015年12月29日復(fù)產(chǎn)以來(lái)風(fēng)口燒損頻繁，風(fēng)口壽命遠(yuǎn)低于國(guó)內(nèi)國(guó)外長(zhǎng)壽型風(fēng)口1年以上的使用壽命。這導(dǎo)致休風(fēng)率高達(dá)1.62％，嚴(yán)重影響高爐的正常操作，本文通過(guò)對(duì)風(fēng)口上翹爐體上漲、風(fēng)口中心線與煤槍夾角過(guò)大、原燃料、操作制度等造成風(fēng)口燒損原因進(jìn)行分析，制定相應(yīng)對(duì)策，延緩了風(fēng)口破損。

關(guān)鍵詞  高爐  風(fēng)口  損壞  對(duì)策

紅鋼1350m3高爐設(shè)22個(gè)風(fēng)口，1個(gè)事故渣口。自2015年12月29日復(fù)產(chǎn)以來(lái)至2018年1月29日，共有57個(gè)風(fēng)口燒損。風(fēng)口燒損頻繁，導(dǎo)致風(fēng)口壽命只有3-4個(gè)月，遠(yuǎn)低于國(guó)內(nèi)國(guó)外長(zhǎng)壽型風(fēng)口1年以上的使用壽命。這不僅嚴(yán)重影響高爐的正常操作，也影響了高爐生產(chǎn)各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。因此，系統(tǒng)分析高爐風(fēng)口損壞原因并采取針對(duì)性措施，延長(zhǎng)風(fēng)口壽命對(duì)高爐的穩(wěn)定順行、指標(biāo)改善有著十分重要的意義。

1  風(fēng)口燒損原因分析

1.1 高爐風(fēng)口上翹和爐體上漲

風(fēng)口上翹和爐體上漲原因是爐缸內(nèi)耐火磚上漲造成，尤其是風(fēng)口附近的組合磚因堿金屬和Zn蒸汽傳入磚體和磚縫中引起的膨脹。由于高爐爐底由鋼板固定，爐磚只能向上膨脹，推動(dòng)風(fēng)口上翹和爐體上漲（圖1），更換上翹風(fēng)口時(shí)，發(fā)現(xiàn)風(fēng)口附件的組合磚中有大量的液態(tài)和固態(tài)的Zn流出。因此，要控制Zn總?cè)霠t量，Zn輸入量應(yīng)在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)（0.15~0.2kg/tFe）。紅鋼從317#到331#料堆，平均Zn負(fù)荷=1.09kg/tFe，最大1.40kg，最小0.85kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

紅鋼煉鐵廠每半個(gè)月對(duì)爐體上漲進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以渣口方向?yàn)?°，分別在西鐵口90°，主皮帶方向180°，東鐵口270°分別在十字測(cè)溫平臺(tái)和熱風(fēng)圍管平臺(tái)設(shè)置8個(gè)爐體上漲監(jiān)測(cè)點(diǎn)。經(jīng)測(cè)量，從2015年12月29日復(fù)產(chǎn)至2017年12月19日，測(cè)量結(jié)果如表1：

1350m3高爐風(fēng)口安裝角度為斜7°，風(fēng)口上翹變形后，風(fēng)口幾乎處于與風(fēng)口中心線水平。風(fēng)口上翹變形將回旋區(qū)形狀發(fā)生畸變。當(dāng)風(fēng)口水平安裝時(shí)，即風(fēng)口角度為0°時(shí)（基準(zhǔn)角以斜7°為標(biāo)準(zhǔn)角）。對(duì)風(fēng)口小套上漲進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，根據(jù)正切值函數(shù)計(jì)算風(fēng)口小套上漲角度α。風(fēng)口上翹測(cè)量方法如下式：

Tanα=b/a

b=風(fēng)口中套下側(cè)點(diǎn)位移-（左側(cè)點(diǎn)位移+右側(cè)點(diǎn)位移平均值）/2

a=風(fēng)口中套外沿半徑

回旋區(qū)體積減小，風(fēng)口前端底部的回旋區(qū)過(guò)小時(shí)，進(jìn)而使風(fēng)口前端底部與渣鐵接觸，導(dǎo)致風(fēng)口燒壞，風(fēng)口體積的縮小也使整個(gè)風(fēng)口前端與高溫爐料和渣鐵接觸的幾率增加。高爐風(fēng)口上翹和爐體上漲主要燒損小套的下沿和前端。

1.2  風(fēng)口中心線與噴煤槍夾角過(guò)大

風(fēng)口中心線送風(fēng)支管與噴煤槍夾角設(shè)計(jì)為13°（圖2），首次安裝時(shí)，煤槍在小套的中央，當(dāng)爐體上漲和風(fēng)口上翹時(shí)，小套前端趨于水平，煤槍和吹管不動(dòng)，風(fēng)口小套與煤槍前端極易靠近，受煤粉的沖刷次數(shù)增多，風(fēng)口內(nèi)磨損，煤槍的位置長(zhǎng)短極易造成插入角過(guò)大，造成高速煤粉射流持續(xù)沖刷風(fēng)口內(nèi)壁或焊縫，易沖刷成槽，造成風(fēng)口損壞。

1.3  原燃料質(zhì)量下滑

由于地理位置條件限制，紅鋼全部使用外購(gòu)焦，基本使用三種焦炭：貴州水城的天能焦（水熄焦，干熄焦），云南師宗焦，云南派盟焦。開(kāi)爐初期50％天能干熄焦+50％師宗焦，后期由于資源限制，更換為20％天能干熄焦或派盟焦+80％師宗焦。幾種焦炭分析見(jiàn)表2：

2018年1月20號(hào)后爐底中心呈下降趨勢(shì)，出鐵側(cè)與鐵水物理熱指數(shù)（Ktp）不匹配，爐缸工作不均勻，時(shí)而東邊鐵水多，時(shí)而西邊鐵水多，渣鐵排不盡，特別是全部使用師宗焦后，焦炭的冶金性能變差。反應(yīng)性只有31-32.02，反應(yīng)后強(qiáng)度57.97-59.06。焦炭下達(dá)到爐缸后，料批經(jīng)過(guò)6天的置換后，作用減弱，導(dǎo)致?tīng)t缸死焦堆透液能力下降，滴落帶下落的渣鐵不能及時(shí)穿透過(guò)死焦堆滲透到爐缸底部，渣鐵易在風(fēng)口前端堆集，鐵水接觸到風(fēng)口前端，風(fēng)口熱元素瞬間超過(guò)所承受的能力，造成風(fēng)口下沿?zé)龎摹?/span>

1.4  操作制度

（1）熱制度和造渣制調(diào)整不當(dāng)。工長(zhǎng)負(fù)荷調(diào)整不及時(shí)，生鐵中[Si]波浪式波動(dòng)，爐渣堿度偏高、偏低造成渣皮異常波動(dòng)，水溫差2-3℃的波動(dòng)（正常3.5-4）引起渣皮脫落，致使風(fēng)口上端區(qū)域熔損。其次邊緣氣流過(guò)分發(fā)展也可能引起渣皮不穩(wěn)定，燒壞風(fēng)口。

（2）送風(fēng)制度不適應(yīng)爐況時(shí)也會(huì)燒風(fēng)口。風(fēng)量與爐料柱透氣性不適應(yīng)，中心氣流不暢時(shí)，風(fēng)口回旋區(qū)變短，氣流極易向邊沿發(fā)展，引起渣皮波動(dòng)頻繁，料面翻，極易在料柱疏松的部位出現(xiàn)管道行程，在管道方向爐料得不到充分的還原預(yù)熱而進(jìn)入爐缸，降低爐缸溫度致使在風(fēng)口區(qū)域堆積，很難通過(guò)死焦堆，極易燒壞風(fēng)口下部和風(fēng)口中套。

（3）渣鐵排不干凈或不及時(shí)

出鐵不及時(shí)或排不凈是風(fēng)口損壞又一原因。紅鋼3#高爐2018年1月29日更換5個(gè)風(fēng)口，復(fù)風(fēng)后，接著又燒壞6#風(fēng)口（只能減水養(yǎng)）。在復(fù)風(fēng)后，由于減水比較多，爐缸易形成局部堆積，爐缸不活躍變小，如渣鐵，特別是冷渣鐵不及時(shí)排除導(dǎo)致在爐缸聚集。累計(jì)一定量，與風(fēng)口下端接觸，燒壞風(fēng)口。當(dāng)爐缸不活時(shí)，出渣鐵尤為重要，縮短出鐵時(shí)間，乃至零間隔出鐵，排盡渣鐵，盡快恢復(fù)爐缸，特別在計(jì)劃?rùn)z修和非計(jì)劃?rùn)z修復(fù)風(fēng)時(shí)，盡快打開(kāi)鐵口，把煤氣引向鐵口，形成通道，把冷渣鐵引向爐缸，排出部分冷渣鐵，騰空爐缸，為高爐恢復(fù)贏得時(shí)間。

（4）風(fēng)口冷卻強(qiáng)度不夠

①3#高爐高壓水設(shè)計(jì)兩臺(tái)高壓泵，分別配套一臺(tái)流量為935m3/h，揚(yáng)程140m，電機(jī)功率450kw，效率80％水泵，另一臺(tái)節(jié)能泵750m3/h，揚(yáng)程110m。高壓水按設(shè)計(jì)，供爐頂灑水和爐頂十字測(cè)溫、風(fēng)口小套和渣口四套。隨著時(shí)間推移，爐頂十字測(cè)溫取消，高壓水只供風(fēng)口小套和風(fēng)口四套。按現(xiàn)行泵運(yùn)行情況，泵只能供800m3/h，水壓1.3MPa。風(fēng)口小套和渣口四套內(nèi)壁直徑均為DN32,經(jīng)計(jì)算，V=Q/S=12.226m/s，那么經(jīng)過(guò)小套前端水流速過(guò)低，過(guò)少，低于設(shè)計(jì)14m/s，帶走的熱量少，冷卻強(qiáng)度不足，降低了小套的使用壽命。國(guó)內(nèi)大中型高爐保證風(fēng)口前端流速不低于15m/s，有的已經(jīng)達(dá)到17m/s左右，風(fēng)口前端冷卻能力得到了進(jìn)一步提升，有利于延長(zhǎng)風(fēng)口壽命。

②風(fēng)口前端伸入爐內(nèi)，工作環(huán)境十分惡劣：承受1200℃高風(fēng)溫，外表面承受2000℃左右高溫輻射。紅鋼3#高爐風(fēng)口小套水溫差5-6℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他鋼廠2-3℃，這是風(fēng)口破損原因之一。

2  減少風(fēng)口損壞的對(duì)策

(1) 減少煤槍插入角度與風(fēng)口中心線角度，由原來(lái)的13°減至11°。提高煤槍質(zhì)量，煤槍的長(zhǎng)度適當(dāng)加長(zhǎng)，由原來(lái)270cm加長(zhǎng)至280cm，減少煤粉高速射流對(duì)風(fēng)口小套內(nèi)壁沖刷。

(2) 根據(jù)高爐生產(chǎn)實(shí)際采用適當(dāng)?shù)亩蚜嫌操|(zhì)合金等表面處理技術(shù)，增強(qiáng)風(fēng)口抗熱沖擊，抗磨損能力，保證較高的銅材純度，采用先進(jìn)的制造工藝，減少裂紋，夾渣等缺陷，提高風(fēng)口焊接質(zhì)量。

(3) 改善原燃料質(zhì)量。在精料無(wú)法保證的情況下，采取穩(wěn)定焦炭結(jié)構(gòu)的配比，從而穩(wěn)定焦炭冶金性能，減少因品種及配比變化所帶來(lái)的爐況波動(dòng)，穩(wěn)定焦炭骨架，保證焦炭料柱具有較好的透氣透液性。

(4) 提高風(fēng)口的冷卻強(qiáng)度，提高高壓泵的供水能力和流量，保證水量經(jīng)過(guò)風(fēng)口前端流速不低于15m/s，小套水溫差在3-4℃之間。

(5) 控制高爐堿金屬負(fù)荷，Zn負(fù)荷，定期對(duì)風(fēng)口進(jìn)行測(cè)量，并及時(shí)更換上翹風(fēng)口。

(6)優(yōu)化操作指導(dǎo)及爐前制度。鐵水溫度控制標(biāo)準(zhǔn)1450℃-1470℃，鐵水中[Si]含量0.15-0.35％之間大于90％，減少高爐出鐵間隔時(shí)間，甚至零間隔出鐵，見(jiàn)渣時(shí)間大于75％，提高渣鐵流動(dòng)性，提高M(jìn)gO/Al2O3比，及時(shí)出盡渣鐵，活躍爐缸。

3  結(jié)語(yǔ)

(1) 堿金屬Zn負(fù)荷過(guò)高入爐，導(dǎo)致風(fēng)口中套和風(fēng)口變形上翹引起的風(fēng)口燒損，要嚴(yán)格控制堿鋅負(fù)荷；

(2) 及時(shí)調(diào)整高爐操作制度，保證有機(jī)氣流，利于有害堿金屬Zn的排出，逐步提高M(jìn)gO、Al2O3，改善高爐渣流動(dòng)性，利于排堿；

(3) 改善焦炭質(zhì)量，提高料柱透氣性，改善死料堆的透液性，減少爐缸堆積燒壞風(fēng)口；

(4) 完善風(fēng)口巡檢制，減少因煤粉磨壞的風(fēng)口而帶來(lái)的非計(jì)劃休風(fēng)；

(5) 風(fēng)口損壞時(shí)，高爐管理者應(yīng)及時(shí)查找原因并采取相應(yīng)措施，減少風(fēng)口漏水對(duì)高爐操作的影響。

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