大型高炉铁口喷溅的处理

2017-07-25李伟伟姜彦冰龚继斌

中国钢铁业 2017年4期

李伟伟姜彦冰龚继斌

大型高炉铁口喷溅的处理

李伟伟姜彦冰龚继斌

高炉铁口不仅受铁渣频繁的冲刷，还承受开口机和泥炮的压力，是高炉本体最薄弱的环节。优良的铁口不仅是高炉稳定顺行的基础，也是高炉长寿的保证。但随着高炉的大型化和冶炼强度的提高（高风温、富氧吹喷、高风压等），铁口负荷严重过大，高炉铁口喷溅成为近年新建高炉的共性问题，值得重视。

大型高炉铁口喷溅特种炮泥流体耐材

鞍钢股份鲅鱼圈钢铁分公司炼铁部高炉由中冶赛迪设计，炉缸耐材采用美国UK小块碳砖和瑞尔陶瓷杯垫，施工单位是宝冶炉窑建设公司。1#高炉（4038m3）于2008年9月6日投产，2#高炉（4038m3）于2009年4月26日投产，两座高炉在投产以后均有不同程度的铁口喷溅问题。

1.铁口喷溅的危害

从出铁开始即有喷溅物，高炉的除尘达不到要求，会造成环境污染；喷溅物加大了炉前工人的劳动强度；高炉铁口喷溅，炙热的渣铁飞溅，极易发生烧烫伤事故，是高炉生产中极大的安全隐患；喷溅物堆积在主沟两侧，在堵铁口作业时易出现扛的现象，易损坏炉前设备，严重时会产生堵不上的事故，给高炉的操作带来隐患；铁口喷溅严重降低主沟耐材的寿命；造成铁量损失，影响高炉经济指标；由于喷溅造成高炉渣铁出不净，直接影响高炉炉况顺行，形成较大的经济损失。

2.铁口喷溅的成因

高炉生产时，铁口孔道在高炉炉内高压和液态渣铁自身重力共同作用下，将液态渣铁定期排放出来。如果铁口孔道发生串气现象，在排放渣铁时，炉缸内的高压煤气流混入到铁口孔道的铁流中，打破了原有的动力平衡稳定性，就造成液态渣铁在排出铁口泥套时产生喷溅。

鲅鱼圈高炉铁口部位炉墙采用小块碳砖和钢玉预制件整体砌筑，铁口孔道横向交叉方向上的砖缝、铁口孔道泥芯外环以及碳砖之间捣打料的紧密程度，是铁口孔道产生窜风的主要因素。

2.1 冷却壁间的缝隙

鲅鱼圈高炉冷却壁间隙采用碳化硅捣料填充，间隙狭小施工困难，开炉后碳化硅捣料干燥收缩，出现较大缝隙，形成煤气通道。

2.2 风口各套与风口组合砖之间缝隙

鲅鱼圈高炉风口与风口组合砖之间填充有缓冲泥浆，高炉投入生产后受温度影响，风口及组合砖热膨胀系数有差异，缓冲泥浆干燥收缩，均会形成风口区域煤气泄漏通道。

2.3 炉缸耐材砌体间隙

鲅鱼圈高炉炉缸耐材采用微孔小块碳砖，碳砖之间需要用专用灰浆填充，砌筑时如果灰浆不够饱满，或者砖缝超标均会形成煤气泄漏通道。

2.4 炉壳与冷却壁之间的缝隙

鲅鱼圈高炉炉壳与冷却壁之间采用自流式耐火泥浆填充，在高炉投产后，泥浆干燥收缩产生裂缝，形成煤气泄漏通道。

由于上述原因，从高炉内泄漏的煤气，经过各种缝隙和通道窜进铁口孔道内，在出铁过程中煤气与铁水接触，形成铁口喷溅。

3.铁口喷溅的处理

3.1 做窝出铁

即铁口钻开后，如喷溅严重，可马上堵炮，但泥不能打多，能堵满铁口孔道即可，几分钟后重新出铁，也就是日常所说的“做窝”出铁。其原理是铁水被炉内压力从铁口压出，而窜煤气的压力和炉缸压力基本相等，这时堵炮因炮活塞压力大，把铁水顶回炉缸的瞬间，铁水的压力会大于所窜煤气的压力，因此少量铁水会在压力的作用下压进煤气窜入铁口孔道的缝隙中，被打入铁口的炮泥封在缝隙中并凝固，从而起到封闭缝隙、隔断煤气的作用。

该方法易实现，操作简单，能有效抑制铁口喷溅问题，但是造成炉前材料的重复消耗，且无法根治铁口的喷溅问题。

3.2 采用特种炮泥

炮泥作为堵塞出铁口和直接接触喷溅铁流的耐火材料，对高炉稳定出铁和抑制铁口出铁喷溅起着至关重要的作用。选用具有良好的物理和化学性能（高体密、低气孔、良好的常温和高温抗侵蚀和耐冲刷性等）的优质炮泥能有效的抑制铁口喷溅，改善铁口状态。鲅鱼圈高炉采用日本黑崎、北京瑞尔等优质炮泥作为“特种炮泥”。当铁口长期喷溅，可改用“特种炮泥”或将“特种炮泥”与日常炮泥按配比使用，能有效的改善铁口孔道的结焦情况，从而抑制铁口喷溅。

使用质量优异的“特种炮泥”后，铁口喷溅时间明显减少。同时铁口状态得到改善，利于出净渣铁，降低铁口喷溅的危害。但是优质炮泥价格相对昂贵，长期使用必然造成生铁成本升高，与当前高炉经济运行模式相违背，且采用优质炮泥并不能从根源上解决铁口喷溅的问题。

3.3 耐材压入

在铁口及风口区域采用压浆方法，压入流体耐材，当流体耐材凝固后堵塞串入铁口的煤气通道，从而解决铁口喷溅的问题。

（1）铁口压浆流体压入情况（见表1）。

表1 铁口压浆流体压入料理化检验指标

（2）压浆条件的确定。

在高炉休风时，在炉皮开孔并焊好阀门；高炉生产时，将阀门定期打开一定时间，让炉内气体冲出，形成贯通的孔道；高炉再次休风时，将压浆料充分压入该孔隙，从而封闭煤气通道，解决铁口喷溅问题；要选择合适的设备压力，如压力过大，会对冷却壁造成伤害，而压力太小则达不到效果。

根据经验，炉皮压浆设备出口的压力不超过2MPa ，如果冬季施工，压入料流动性差，则设备出口压力可调整到上限2.5MPa。根据高炉炉缸耐材侵蚀情况，可适当降低压浆压力，防止破坏碳砖，炉役末期要严格控制入口压力不超过0.5MPa；铁口压浆，设备出口压力不大于1.5MPa；压入材料其凝固温度大于40℃，马夏值为20MP 较合适。

（3）鲅鱼圈高炉压浆技术实践。

风口区域炉皮压浆。主要目的是通过压浆料堵塞风口区域（第六段风口冷却壁）至铁口区域（第三段铁口冷却壁）垂直距离上炉皮与冷却壁之间的煤气通路，防止风口区域的煤气窜入铁口而导致铁口喷溅。风口区域炉皮压浆能有效防止因风口漏水而引起的铁口喷溅。

高炉休风时，在第五段冷却壁与第六段风口冷却壁交界线圆周方向上均匀开4个孔，并安装阀门。高炉正常生产时，将阀门定期打开一定时间，让炉内的气体冲出，形成贯通的孔道。高炉再次休风的时候，将压浆料充分压人该孔隙，从而封闭煤气通道，阻止风口区域煤气向铁口窜气。

铁口区域炉皮压浆。可增加铁口区域炉皮与冷却壁之间的密封性，防止煤气窜入铁口孔道，造成铁口喷溅。在高炉每个铁口下方炉皮上开2个孔（共8个孔），并焊接阀门，在高炉休风时，将软质压浆料通过孔道压入铁口区域炉皮与冷却壁之间。

铁口孔道压浆。通过铁口孔道压浆方式，将软质压浆料压入铁口孔道，堵塞煤气通过炉缸耐材窜入铁口孔道的缝隙，从而防止铁口喷溅。

每次高炉在改铁口之前三天，对要使用的铁口进行新开铁口孔道压浆工作。用开口机直径65mm钻头将铁口钻到深2.5m，利用泥炮、密封炮头实现密封，并利用压浆机从密封炮头压浆口进行铁口孔道压浆操作（见图1）。