高炉出铁口泥包形成与维护

王彤佶

(宝钢集团新疆八一钢铁有限公司， 乌鲁木齐 830022)

高炉铁口是高炉的关键部位，铁水及炉渣通过高炉铁口排出，高炉铁口的操作与维护决定着铁口工作状态的好坏，最终影响着炼铁厂指标和效益，同时对高炉的寿命也起着决定性的影响。

八钢430m3高炉炉役初期，铁口曾一度偏浅并且打开困难，通过对泥炮质量、开口机、炉前操作人员操作方式等方面进行研究和探索，总结了“高炉铁口泥包形成原理、打泥操作控制和合理打泥量计算”这三个方面问题。

1 铁口泥包形成原理

1.1 基本概念

(1)高炉铁口泥包——是指高炉堵铁口时用炮泥沿铁口孔道打入炉内的一团炮泥，能够附着在高炉出铁口周围炉墙内侧，用于保护该部位炉墙。

(2)原始泥包——指开炉以前进入炉内由人工堆砌炮泥形成的，该泥包在开炉后不久就会被侵蚀掉。

(3)新生成泥包——指每次出铁完毕堵铁口时，用泥炮通过铁口孔道新压入的一团炮泥，从而形成的新的泥包。

(4)铁口深度——指铁口区域炉墙原始设计厚度加上原始泥包厚度。正常生产过程中一般通过铁口深度和出铁过程铁流的稳定程度来评价铁口泥包好坏。

(5)铁水“放净”——是指出铁后铁口部位炉缸内铁水的最低液面位置，可以通过高炉放铁情况判断。

(6)“涨铁口”——即铁口深度增加。

(7)铁口漏铁——指铁口泥包出现裂缝，铁水没有从铁口孔道正前方流出，而是从裂缝处流程，这时候预示着铁口泥包有可能从漏铁部位断掉。

(8)“断铁口”——指铁口泥包前端断掉或者泥包全部断掉，铁口变浅，出铁时容易跑大流。

1.2 形成原理及基本形状描述

通过对高炉解剖，发现铁口泥包纵断面类似“蘑菇状”。通过分析认为，“蘑菇状”泥包形成的原因，是最初进入炉缸的“炮泥”遇到炉缸内炽热焦炭“阻挡”后，其表面迅速结成“硬壳”，随着打泥量的增加，“硬壳”逐渐向前推进，后面进入的炮泥继续会迅速以铁口为中心沿炉墙向“硬壳”四周扩散，由于铁水比重较大，打泥初期“泥包”首先会向上和向前“增长”，当“泥包硬壳”面积达到一定程度，泥炮打泥压力达到一定程度后，“泥包”才会向下“增长”(指向铁水液面以下增长)，只有“泥包”能够向下“增长”，“泥包”才能够“生根”，才能够牢固。 “泥包”向下“增长”的深度会受到打泥量多少、炉缸“松弛”程度、打泥操作方法等因素的影响。

1.3 影响铁口泥包形成的主要因素

1.3.1 炉缸“松弛”且打泥速度过快

当高炉炉缸内比较“松弛”(指炉缸内焦炭挤压的不是很紧密)，打泥速度又比较快时，打入炉内的炮泥向前推进的幅度就大，“泥包”向前延伸的较长，在受到铁水漂浮力后，前端会向上翘，被铁水完全“漂浮”起来，甚至会发生“泥包”爆炸。这样铁口“泥包”是很难生成，严重的炉内焦炭会被推入铁口上方的两个风口，致使直吹管内全部灌满焦炭。

1.3.2 铁水“放不净”

炮泥在接触炽热焦炭时会产生结壳，形成了水分或者挥发份能够排出的“毛细通道”，泥包就是利用这些通道逐渐干燥的。如果铁水“放不净”，炉缸内铁水液面完全漫过铁口时，新打入的炮泥就会完全被“浸泡”在铁水中，由于铁水密度较大(不透气)，无法形成“毛细通道”，其水分和挥发份就无法被排出，“泥包”内部“气压”升高，就会发生爆炸，致使 “泥包”破碎，铁口深度无法保证，这就是铁水连续“放不净”时铁口深度无法保持的根本原因。

1.3.3 炮泥未打入炉内

这种情况较多，如泥炮压力不足、炮泥太硬、泥套破损、炮泥太稀及泥炮倒泥严重等都可能导致炮泥打不进或打入量少，达不到维持铁口深度的需要，铁口深度也就无法保证。

2 打泥操作控制

2.1 对打泥操作控制的基本认识

打泥操作控制指通过对打泥过程是否连续，打泥速度快慢，打泥压力高低实施的控制。在打泥过程中进行“人为的停顿”被称为“分阶段打泥”，此操作方法比较常用，并且对保持铁口深度、维护“泥包”能够起到重要作用。在处理浅铁口时，八钢炉前操作人员使用“分阶段打泥”方法，先打入铁口孔道体积2～3倍数量的炮泥，随后大约间隔1～2s时间再打入余量的炮泥，取得了较好的效果，对保持铁口深度、维护“泥包”作用明显。当然具体间隔时间需要通过炮泥的实际凝固时间来探索确定。

2.2 “分阶段打泥”操作与泥包形成的关系

通过研究发现，对于铁口维护来讲“两次打泥”优于一次性打泥，“三次打泥”优于“两次打泥”，其原因仍然与泥包形成原理有关。通过跟踪高炉扒炉，基本上没有见到焦炭与炮泥的混合层，能够说明关于新打入炮泥的“结壳”推论是成立的。即第二次打泥时会把第一次打入的泥包以及所形成的“结壳”整体向前推移，使第二次打入的炮泥沿着炉墙向四周扩散，受到铁水致密度的影响只有当打泥量达到一定程度，“泥包”结壳达到一定面积后“泥包”才能够向下增长。

2.3 炉墙受到侵蚀铁口特别浅时更需要打泥操作控制

通过铁口实际深度，确定铁口孔道填充所需要的基本打泥量和生产泥包所需要的打泥量，然后利用“分阶段打泥”的操作方法，控制打泥量、停顿次数和停顿时间。第一次打泥量必须仍然按照铁口孔道实际深度体积的2～3倍的数量控制打泥，不能因为铁口过浅而打泥过多，停顿时间必须延长到最大限度，给泥包结壳和水分蒸发或者挥发留出足够时间，为了使铁口泥包牢固和稳扎稳打地把铁口深度恢复上去，其打泥停顿次数或者说打泥次数，可以增加到3次甚至4次，但总打泥量必须控制在铁口孔道实际深度体积的5倍以内。

八钢 430m3高炉铁口基本深度1.4m、铁口孔道直径0.045m,无水炮泥体积密度 2.2t/m3，填充铁口孔道实际用泥量为：

0.045×0.045×3.14÷4×1.4×2.2×1000=19.58(kg)

根据铁口孔道填充2～3 倍泥量，正常打泥量应为：19.58×2.5=48.95(kg)

最高打泥量按照铁口孔道体积5倍推算，即19.58×5=97.98(kg)

上述计算可知，仅仅封闭铁口并充满铁口孔道所使用的炮泥量是极少的，相当大一部分是用于形成“泥包”。

通过此文使高炉铁口操作人员懂得铁口泥包形成原理，实现认识上的突破和提高，使高炉铁口逐渐受控并且保持长期稳定运行，并且在保证铁口工作正常的前提下，实现高炉铁口最佳经济用泥量。