预防高炉风口烧穿技术应用

[1]郝良元，胡启晨

（河钢集团钢研总院，河北  石家庄  050023）

摘要：本文通过分析高炉风口损坏的形式和原因，探讨了目前常用的风口检漏技术和方法，根据高炉实际运行管理实践，提出预防风口烧漏、烧穿采取的处理和预防措施，以及延长高炉风口寿命的措施。

关键词：风口烧漏；风口烧穿；预防措施；长寿；

Application of preventionthe blast furnace tuyere burning technology

Hao Liangyuan，Hu Qichen

（Hesteel Group Technology ResearchInstitute，ShijiazhuangHebei 050023）

Abstract: Through theanalysis of the forms and reasons of blast furnace tuyere damage，introduce the tuyere leak detectiontechnology and methods. Based on the actual operation and management practice,and puts forward prevention tuyere burn leakage, treatment and preventivemeasures, and measures to extend the service life of blast furnace tuyere.

Key Words: Tuyere burnleakage；tuyere burnthrough；preventivemeasures；BF longcampaign life

0  引言

高炉风口使用寿命的长短直接影响高炉正常生产，风口烧漏导致的风口烧穿是高炉炼铁生产中最为严重的安全生产事故。在高炉正常生产时发生的风口烧穿事故，造成的后果十分严重^[1]。随着高炉不断的强化冶炼，风口磨损也会随之加大，如果对风口正常工作管理不当，未做预防处理，一旦发生烧穿事故，高炉紧急休风，大量高温、熔融的液态渣铁会从烧穿部位泻出，喷射出炉外，造成设备、人员烧伤事故。财产损失巨大、经济效益降低，会给企业的安全生产环境造成带来负面影响。同时由于难以预测风口烧穿的具体时间、部位，或烧穿后处理不及时，还会事故进一步扩大，势必会加重财产的损失、人员的伤亡程度。为了有效预防风口烧穿，延长高炉寿命，提高企业的经济效益，降低高炉炼铁的固定费用，提高劳动生产率，真正达到“优质、高效、安全、低碳、环保”的效果，从高炉操作、管理、维护等方面研究预防风口烧穿的各种措施^[2]。

1  高炉风口损坏的形式及原因

1.1风口损坏的形式主要表现为破裂、磨损、熔损。主要因素见图1、图2。

（1）风口的破裂。包括裂纹和砂眼，主要是由于风口结构不合理、制造工艺和材质缺陷等造成的。裂纹和砂眼是在加工制作过程中形成的，一般都很微小，肉眼不易发现。在高炉生产时，风口要承受巨大的机械负荷和热负荷，在热应力作用下易产生裂纹^[3]。

（2）风口的磨损。风口前端伸入炉缸内，在喷吹煤粉的摩擦及风口回旋区高速运动物料的冲刷作用下造成磨损。磨损部位一般在风口小套水平中心线平面内的左右两侧。

（3）风口的熔损。主要是由于高温渣铁或铁水滴落到风口表面造成局部过热，使风口的温度迅速上升，当温度高于其熔点时，风口就被烧坏或熔损。熔损发生的位置大部分在风口的前端。

据国内外高炉风口损坏统计，熔损占80％～92％，磨损占3％～15％，破裂在50%以下；其中小套损坏频繁，中套较易损坏，大套不易损坏^[4]。

1.2风口损坏的原因

风口损坏的原因有很多，如风口的结构、材质、制造质量，原燃料的质量，冷却水的纯净度、压力、流速等。除了这些客观条件外，风口的频繁损坏还与炉缸的运行状况和高炉操作技术等因素有关。

（1）风口材质和制造质量存在问题。铸铜材质纯度不够、组织疏松，导热性不好；风口在铸造时有(2)原燃料质量的改变。焦炭质量变差时，在高炉内粉化现象严重，大量焦粉掺入炉渣使炉渣变稠，铁水渗透速度减慢，易在风口前端聚集高温熔融物，造成风口烧损；当喷煤粉的灰分和焦油含量较高时，很容易引起风口小套前端结焦，从而影响风口小套的热交换性能。

（2）冷却水不纯、压力不足、流速低。冷却水中的杂质易在小套空腔内结垢，而使其热交换性能降低，冷却效果差；冷却水压力不足、流量小、流速低，则不能及时带走风口小套上所积蓄的热量，造成风口熔损。

（3）高炉炉况不佳造成风口损坏。高炉悬料后可能发生风口灌渣，从而使风口烧损，也可能出现料柱从上部突然下落，导致风口破损；高炉炉缸不活跃可能发生炉缸堆积，使渣铁面升高，高温渣铁烧损风口；过度发展高炉边缘，边缘生成的渣铁量增大，渣铁沿炉墙滴落在风口上端，造成风口烧损；高炉鼓风动能不足，风口回旋区变小，渣铁就可能烧损风口小套。

（4）高炉操作不当造成风口损坏。高炉喷吹煤粉时，由于喷枪结构不合理、枪位不正、喷煤量大、煤粉流速高等原因，都可能使风口在很短时间内被磨漏。

预防风口烧穿安全技术工作，是一项系统工程。从原料、高炉操作、设备管理、技术管理等方面系统的开展研究，研究预防风口烧穿的安全技术措施，提高风口使用寿命，降低休风率。

2   高炉操作采取的措施

根据高炉风口破损形式的分析，制定有针对性的高炉操作管理制度，及预防风口烧漏的技术措施，提高风口使用寿命，降低休风率，提高经济效益，高炉生产达到安全、高效的目的。主要围绕以下几项开展工作：

（1）精料技术，提高、稳定原燃料质量，减少有害元素入炉。根据进厂物流情况，优化焦化、烧结、球团配料，提高入炉综合品位，减少渣量。提高焦炭的质量，尤其是焦炭热性能，保证焦炭在炉内的料柱骨架作用，在炉缸内透渣透液性好，是保证气流稳定的重要因素，也是减少风口磨损的重要因素。精料是炉况长期稳定顺行的基础。

（2）有害元素的控制技术。研究有害元素富集对风口变形的影响，跟踪有害元素变化，建立有害元素预警制度、定期排碱制度；研究有害元素对风口变形的影响机理，研究有害元素控制范围，研究如何通过高炉操作减轻有害元素对高炉的危害。跟踪有害元素变化，并建立有害元素预警制度以及定期排碱制度。高炉锌负荷低于300g/t-p，碱负荷低于4kg/t-p，有效的减轻有害元素对富集使风变形的影响。

（3）提高高炉炉况稳定性。根据外围变化合理调下部制度，热制度，控制合理的炉型参数，通过生产实践对高炉控制参数、炉型参数进行合理修正，进一步促进炉况顺行程度的改善，随着炉况顺行时间的延长，对部分炉型参数再次进行修正，根据入炉钛负荷的变化调整热制度，尤其是炉温、碱度的控制，如此良性循环，达到长期稳定顺行。生产中根据炉衬温度、温差、煤气流变化，充分利用矿批、料线、风口面积、风口布局、布料角度等调剂手段对上下部进行调剂，将炉衬温度、煤气流稳定在合理的范围内，保持合理的操作炉型，防止因炉体下部渣皮过厚，突然脱落后造成风口烧损。

（4）对风口工作进行严密的检测，制定风口工作检查制度、定期更换与维护。建立风口使用情况记录，对每次更换的风口磨损情况进行分析，根据风口前渣皮的厚度，判断炉内气流情况，进而选择合理的风口面积，保证风口前炉缸工作正常，防止局部堆积造成的风口烧漏。

（5）改进喷煤枪的材质，正确安装和调整好喷枪的位置和角度。建立日常风口内喷枪工作情况的检查工作，随时调整好喷枪角度，防止煤粉刷漏风口；对喷枪使用周期进行详细统计，定期取出检查更换，并研究经济合理的喷枪材质，最大限度的提高喷枪使用寿命。

（6）高炉出铁管理。确定合理的铁口角度、深度，确定合理的出铁次数、铁水流速、见渣时间，减轻渣铁环流对炉缸的异常侵蚀。按照铁口区砖衬厚度的1.2~1.5倍确定铁口深度，出铁速度，渣铁时间比控制0.8左右，有效的避免了因炉缸工作不匀产生的局部堆积，导致风口前渣铁对风口的侵蚀。

（7）炉缸堆积初期，通过操作手段进行处理，建立炉缸预处理制度，提高炉缸活跃性。通过炉缸温度检测手段，提早判断炉缸局部堆积或活跃性下降的趋势，在炉缸产生堆积初期，通过操作手段进行处理，建立炉缸预处理制度。在炉役末期杜绝使用洗炉剂。

（8）水质管理。根据水质化验，及时加药灭藻，降低水中Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-1离子，控制PH为7.0，防止冷却设备结垢，降低冷却效果。风口漏水后及时休风处理。

3   技术应用效果

通过实施预防风口烧穿安全技术，有机的统一了各种有害元素对高炉风口烧穿影响的各种矛盾，抓住提高炉缸活跃性的工作，合理匹配两条气流分布，形成定期排碱制度，使各座高炉有效的预防风口烧漏、烧穿。

4 结论

（1）通过实施精料技术、维持炉况长期稳定、炉型管理、水质管理、有害元素跟踪等等各项技术安全措施，确立了高炉操作制度，建立了炉型参数标杆，通过上下部制度的调整，风速和鼓风动能上升，从而使炉缸工作活跃，风口破损减少，同时也改善了技术经济指标。跟踪有害元素含量，降低了对风口变形的影响。改善水质，提高水量，控制水温，满足高炉冷却要求。

（2）改善高炉的顺行程度，高炉顺行周期延长，杜绝了崩悬料。由于降低了有害元素含量。克服了由于钛负荷高造成的炉缸堆积，以及铁口设计原因造成的炉缸工作不均匀。通过合理的控制炉体热负荷，保证合理的渣皮厚度及稳定性有效地预防了风口烧漏、烧穿。

（3）通过各项有效措施，降低了风口烧穿的风险的严重安全生产事故，杜绝了设备、人身重大安全隐患，提高了经济效益，提高了劳动生产率，节约了大修费用，针对性强，适用于高炉生产。

参考文献

[1] 雷春森， 杨浩，侯勇．高炉风口破损机理及寿命分析[J]．黑龙江冶金，2013，33（5）：17~18.

[2] 杜屏，赵华涛，魏红超，田口整司．高炉风口烧损的原因及对策研究[J]．2012年全国炼铁生产技术会议暨炼铁学术年会，2012：193～195．

[3] 焦刚．高炉风口大量破损原因分析[J]．世界金属导报，2009，（006）：1～3．

[4]吕青; 向晓东. 高炉风口漏损分析与控制措施探讨[J]. 安全与环境工程,  2011,  18（2）：109~110.