转炉风眼维护与管理

李红象

（江西铜业集团有限公司贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

转炉工序的主体设备是卧式PS大型转炉，主要是将冰铜进行送风吹炼，把冰铜中的硫和铁几乎全部氧化除去而得到粗铜。

转炉吹炼的主要流程是由动力送风机输入高压空气通过管道至转炉送风阀，然后由转炉送风阀调控使压缩空气从转炉风眼送入炉内，使压缩空气中的氧与炉内高温熔体充分发生反应，从而进行吹炼作业。

风眼是炉内熔体与压缩空气接触的唯一通道，风眼的好坏影响转炉正常的送风作业，因此转炉风眼的通畅是维持转炉正常作业的重要保证。

转炉风眼内衬耐火砖，使高温熔体与转炉本体隔离，以保护转炉本体的钢壳不被高温熔体烧穿，但是耐火砖随着吹炼的过程不断消耗，当风口区炉衬普遍低于10 cm就应当有计划停炉冷修。因为风眼区是炉内反应最剧烈的区域，风眼砖消耗的速度也是炉内耐火砖消耗最快的，因此转炉炉龄的长短完全取决于风口砖的消耗速度，耐火砖单耗小，则炉龄长，对工厂经济效益的贡献也就越大。因此维护好转炉风眼不仅是转炉正常吹炼作业的根本，也是维持转炉高炉龄作业的保证［1］。

1 影响转炉风眼的因素

1.1 风口区温度过高损害耐火砖寿命

炉内温度对耐火砖的寿命是非常重要的［2］，在正常生产条件下，耐火砖表面有一层熔渣层，实际上渣层是动态的，温度低渣层较厚，温度高渣层薄，适当厚的渣层可以有效减缓高温气体和熔渣对耐火砖的冲刷。因为风口区耐火砖的损耗直接关系着炉龄的长短，所以风口区温度的控制对耐火砖损耗至关重要。

1.2 送风软管漏风损害风眼。

二系统转炉共有64个风眼，每个风眼都单独连接一根送风软管，送风软管连接风眼三通，高压空气通过软管进入风眼，软管漏风会导致鼓风压力下降，如果鼓风压力小于炉内熔体的静压，炉内熔体就会进入风眼，使风眼堵塞，如果清理不及时风眼就会被完全堵死，使风眼丧失送风功能。

1.3 风眼弹子卡死风眼

弹子装在风眼三通的弹子室中，送风时，弹子因风压而压向弹子压环，因而与球面部分接触可防止漏风。可是如果弹子室内灌了熔体或有杂物，弹子与弹子压环接触有间隙，就会导致送风时漏风，且制造强烈的噪音，如果弹子室堵塞严重，弹子活动空间受限，捅风眼时还会导致钎子直接将弹子捅至水平风管内，将风眼卡死，使风眼丧失送风功能。

1.4 捅风眼时机械作用损害风眼

捅风眼的目的是将风眼前端风管的粘结物清理干净，使风眼畅通，吹炼过程由于粘结物还处于融化状态很容易清理，捅风眼时对炉衬的损害较小，如果出铜后有局部风眼堵塞严重，此时炉子处于冷却状态且持续50 min以上，此时被堵塞风眼内熔体处于凝固状态，风眼将很难清理通畅，如果再频繁使用捅风眼机强行将风眼清开，被堵塞风眼处区域的耐火砖将持续受到强力震荡，容易导致此处区域的耐火砖结构松弛，最终导致爆砖或脱落，容易损害炉衬。

1.5 化学侵蚀消耗风眼耐火砖。

转炉吹炼分造渣期和造铜期。造渣过程需配入一定量的熔剂与冰铜中的氧化亚铁反应将铁除去，生成复合型硅酸盐。产生的炉渣呈弱酸性，是炉渣中的氧化剂，会对耐火砖产生渗透和腐蚀，因耐火砖含有MgO的成分，会在高温作用下溶解在硅酸铁中，使得耐火砖被消耗。

1.6 机械冲刷作用

造渣时炉内温度很高，出渣出铜时温度剧降，由于温差变化较大，产生很大的热应力，会使炉衬破裂。

2 维护风眼的措施

风眼维护与管理的目的就是保证风眼持续送风功能，同时维持风眼区耐火砖的消耗尽可能小。为了达到上述两个目的，主要从以下几个方面进行考虑。

2.1 设备改进

转炉吹炼过程中反应最激烈的区域就是风眼区域［3］，而风口区炉衬的损耗与温度有直接的关系，温度越高，对耐火砖内部结构损害就越大，如果能够有效降低风口区温度，就可以达到降低炉衬损耗的目的。

要有效降低风口区的温度，常规意义上的冷却方式有两种选择，即水冷却和风冷却，用水冷却就必须在风口区增加冷却水套，这种方法虽然效果明显但对炉体改造难度大，成本高且危险性大，一旦水套破损会发生爆炸事故。风冷却使用成本相对低廉得多且改造简单，而且也可以有效达到降低温度的目的。

具体的措施是在风眼底座的上方焊接一根冷却风管贯穿整个风眼区域，冷却风管四周开设无数个小孔向风眼区域吹入冷却空气，使风眼区域的炉体表面温度下降。

改进后通过测量风口区炉衬消耗数据对比发现，风口区炉衬单耗提升效果明显，整个平均炉龄也显著提高了30炉次以上。

2.2 送风软管的管理与规范。

管理送风软管的目的是保证送风软管不漏风。

因为送风软管是采用不锈钢制成的弹性软管，以此来吸收因操作中温度变化而引起的伸缩，软管外绕有金属丝编织物，裸露在风眼上方区域，其硬度较低，捅风眼时如果钎子打偏，就会将软管打破。

还有就是软管耐高温使用寿命有限，容易在使用过程中结构分裂，造成漏风。

因此首先要保证捅风眼作业时钎子不能打偏，认真培训好炉后作业人员的操作水平；其次吹炼过程中用手放在软管四周可以感知软管是否漏风，有漏风的软管及时更换；还有就是对软管使用时间做个统筹管理，每根软管使用时限能清楚地记录，快达到使用寿命时提前更换，这样能提前预防故障，减少风眼的损耗。

2.3 出铜后风眼的维护与管理

出铜后需要进行清理风眼的作业，使风眼保持畅通。出铜速度越快，清理风眼作业越提前，风眼就更容易清理干净。因为随着炉子的冷却，堵塞风眼内熔体将慢慢处于凝固状态，与风管融于一体，清理过程中风眼砖容易受到损伤。

因此为了保证出铜及时，安排两台行车进行出铜作业是有必要的，使出铜在40 min内完成。

清理完风眼后需要逐个检查每个风眼弹子室内是否有杂物，弹子活动是否良好，如果弹子室内有杂物需要及时清理出，弹子表面覆盖粘结物也要及时清理或更换，预防弹子与压环接触有间隙导致漏风。检查完弹子后要给弹子加油润滑，保证弹子活动良好不粘结。

做完风眼维护工作以后，需要测量风口区耐火砖的厚度，及时跟踪把握耐火砖的消耗，对消耗炉衬快的耐火砖区域重点关注和维护，以保证生产的平稳。

2.4 吹炼过程的控制。

2.4.1 送风量的控制

1.送风量增大，反应速度加快，产生的单位时间热量增加，风口周围的温度上升加快，使风口区耐火砖损耗加剧。

2.吹入空气速度大，反应的中心离风口前段远，对耐火砖有利。

3.吹入空气动压大，熔体和气泡群的机械运动激烈，对耐火砖冲刷力也强，对耐火砖不利。

4.送风时风量大，风口许可的动阻力增大，进行捅风眼作业的频率增加，会加剧耐火砖的消耗。

综合来看，送风量大对耐火砖弊大于利，但是也不能一味追求低风量，因为转炉吹炼过程风口是埋浸在熔体内，因此必须保证一定的送风量使送风压力大于熔体静压，才能使熔体正常搅拌，进行正常的吹炼作业。同时还要考虑生产计划的因素和生产线铜量的平衡。综合以上因素和不断的摸索，选择最佳送风量在42 000～45 000 m3／h，这样使风口区炉衬消耗在可控的范围，同时兼顾了生产任务的完成。

2.4.2 富氧的控制

转炉富氧吹炼的意义是加快物料的反应速度，起迅速提升炉温的效果。目的是为了加快作业节奏，保证生产任务的完成。高富氧吹炼过程会产生大量的热量使炉温迅速升高，同时会降低耐火砖的性能，加速耐火砖的侵蚀，致使耐火砖发生损害。因此必须加入足够的冷料来平衡炉内温度。

吹炼过程中冷料的加入要提前考虑富氧的因素加足，同时为了保持炉内温度平衡，需要及时调节富氧量，使温度保持在一个恒定的状态，不出现较大的波动。

通过数据比对总结出造渣期富氧率控制在23%左右，造铜期控制在22.3%左右既能保证生产任务，又能较好地控制好耐火砖的消耗。

2.4.3 渣含硅的控制

转炉造渣过程生成的硅酸盐呈弱酸性，在高温作用下会对耐火砖侵蚀，破坏耐火砖性能［4］，炉渣中SiO2含量越高，这种侵蚀作用就越强。因此必须控制好炉渣中SiO2含量，有效遏制炉衬的消耗。

通过试验总结出炉渣中SiO2含量控制在21%左右对炉衬侵蚀作用较小，这样既保证了造渣彻底，同时造渣过程能生成较多的Fe3O4，在操作中出现挂炉现象，有利于延长炉寿命。

2.4.4 炉温的控制

转炉炉衬损坏的主要原因都与温度有关［5］，温度越高，耐火砖的性能降低越显著，因此操作过程中要尽可能保持炉内温度均衡可控，不可过冷过热持续时间过长。

3 结 语

通过对每炉风眼的精细维护和管理，转炉炉龄自投产以来有了大的飞跃。通过不断摸索和验证总结出一套标准的规范操作流程，自投产以来使炉龄由99炉次达到了现在平均364炉次。

同时转炉风眼的维护是一项长期而庞大的工程，需要不断摸索和总结，贵溪冶炼厂通过对捅风眼设备进行优化，实现了从人工到智能操作的转变，在降低故障率和误操作的同时，降低了作业过程中对风眼炉衬的损伤，保护了风眼，为转炉生产稳定顺行提供了保障，进一步降低了企业的生产成本。