黃艷峰，楊小建，鄭向國(guó)

（青島特殊鋼鐵有限公司，山東青島 266409）

經(jīng)驗(yàn)交流

青鋼1 800 m3高爐鐵口噴濺治理

黃艷峰，楊小建，鄭向國(guó)

（青島特殊鋼鐵有限公司，山東青島 266409）

針對(duì)青鋼1#1 800 m3高爐投產(chǎn)后鐵口噴濺嚴(yán)重的問題，對(duì)鐵口結(jié)構(gòu)及工作狀態(tài)進(jìn)行分析，認(rèn)定鐵口噴濺的原因是高爐爐皮與冷卻壁之間的縫隙竄漏煤氣所致。采用鐵口區(qū)域壓漿的方式填充縫隙，封堵煤氣通道，鐵口噴濺問題得以解決。

高爐；鐵口噴濺；壓漿

1 前言

青島特殊鋼鐵有限公司擁有1 800 m3高爐兩座，年平均利用系數(shù)2.36 t/（m3·d），年產(chǎn)生鐵322萬t。2015年11月份投產(chǎn)的1#高爐采用矩形雙出鐵場(chǎng)，兩出鐵場(chǎng)東西對(duì)稱分布，兩鐵口夾角為180°。兩個(gè)出鐵場(chǎng)共設(shè)置4條鐵水罐車走行線，采用110 t鐵水罐車輸運(yùn)鐵水，運(yùn)輸方式為起重機(jī)+過跨車“一罐制”。自1#高爐投產(chǎn)以來，鐵口噴濺嚴(yán)重，貫穿整個(gè)出鐵過程，渣鐵流發(fā)散，造成主鐵溝兩側(cè)殘?jiān)F大量堆積，增加了爐前操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度；噴濺導(dǎo)致出鐵過程中揚(yáng)塵過大，爐前除塵系統(tǒng)負(fù)荷過重，煙塵難以及時(shí)排出，導(dǎo)致出鐵場(chǎng)煙塵污染嚴(yán)重；渣鐵堆積容易導(dǎo)致堵口困難，清理不及時(shí)影響高爐出鐵節(jié)奏，甚至造成憋風(fēng)現(xiàn)象，制約高爐安全生產(chǎn)。為此，解決鐵口噴濺問題已迫在眉睫。

2 鐵口噴濺原因分析

青鋼1#高爐爐底、爐缸采用日本NDK高導(dǎo)熱炭磚，爐底滿鋪兩層剛玉莫來石陶瓷杯墊，爐底、爐缸內(nèi)部砌筑一層黏土保護(hù)磚，高爐鐵口區(qū)域結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 1#高爐鐵口部位結(jié)構(gòu)

青鋼1#高爐投產(chǎn)以來，曾嘗試通過提高炮泥質(zhì)量、優(yōu)化爐前操作制度等多種方式來治理鐵口噴濺問題，但效果均不明顯?？紤]到高爐鐵口附近煤氣火較大，排除炮泥質(zhì)量的因素，結(jié)合高爐爐缸及鐵口結(jié)構(gòu)，確定導(dǎo)致噴濺的主要原因是高爐煤氣進(jìn)入鐵口［1］。通過對(duì)開口過程的長(zhǎng)期統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，鉆頭鉆至1 000 mm左右時(shí)，煤氣量有所增加。由圖1可見，在鐵口深度1 000 mm附近存在兩個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，即高爐爐皮與冷卻壁之間的縫隙和冷卻壁與碳磚之間的碳素?fù)v打料層。分析煤氣的主要來源有兩個(gè)。

1）煤氣通過高爐爐皮與冷卻壁之間的間隙竄至鐵口。由圖1鐵口部位結(jié)構(gòu)可見，高爐爐皮與冷卻壁之間有40 mm的縫隙，爐體施工結(jié)束后，通過爐皮預(yù)留的灌漿孔壓入泥漿填充。投產(chǎn)后，由于無水壓入泥漿收縮或施工過程中泥漿壓入不飽滿，形成裂紋和縫隙。生產(chǎn)過程中，在爐內(nèi)高壓的作用下，爐內(nèi)的煤氣通過這些裂紋和縫隙竄到鐵口通道，形成了鐵口煤氣火，這是鐵口煤氣的主要來源。

2）煤氣通過冷卻壁和碳磚之間的碳素?fù)v打料竄至鐵口。爐缸碳磚與冷卻壁之間有100 mm的碳素?fù)v打料，用來吸收不同材質(zhì)材料的熱膨脹，填充空隙，將碳磚熱量及時(shí)傳遞給冷卻壁。在施工過程中，碳素?fù)v打料采用風(fēng)鎬人工搗打的形式，密度不均，在熱應(yīng)力的作用下易形成裂紋；另外，由于冷卻壁的作用，碳素?fù)v打料難以達(dá)到燒結(jié)溫度，搗打料的強(qiáng)度喪失，造成搗料層結(jié)構(gòu)疏松。這些裂紋和疏松的結(jié)構(gòu)形成了煤氣竄入鐵口通道的又一途徑。

3 鐵口噴濺的治理

徹底根除當(dāng)前鐵口噴濺的現(xiàn)狀，應(yīng)從上述煤氣的來源入手。填充1 000 mm附近搗料層和灌漿料層中的煤氣通道，堵住縫隙最好的辦法是壓漿［2］。

3.1 壓漿材料的選擇

鐵口部位的壓漿處理不僅要填補(bǔ)縫隙，而且要兼顧冷卻壁與碳磚之間的導(dǎo)熱性能，所選材料應(yīng)具備長(zhǎng)期塑性、良好的體積穩(wěn)定性、高延展性、良好的導(dǎo)熱性。因此，基質(zhì)部分采用超微粉設(shè)計(jì)，對(duì)細(xì)小縫隙具備很好的填充性能的碳質(zhì)壓入料能夠符合鐵口灌漿需求。碳質(zhì)壓入料的理化指標(biāo)見表1。

表1 碳質(zhì)壓入料理化指標(biāo)

3.2 壓漿前的準(zhǔn)備

青鋼1#高爐設(shè)計(jì)時(shí)爐體預(yù)留Φ60 mm灌漿孔，每個(gè)灌漿孔上都裝有1個(gè)球閥，預(yù)留的灌漿孔有兩種形式：一種是直接焊接在爐殼上，供爐殼和冷卻壁之間的縫隙灌漿使用；另一種是穿過冷卻壁，用于冷卻壁與碳磚之間的縫隙灌漿。鐵口部位的灌漿孔分布如圖2所示，其中部分黑色實(shí)心圓點(diǎn)為爐皮預(yù)留灌漿孔所在位置，空心正方形為穿壁灌漿孔所在位置。

圖2 鐵口部位預(yù)留灌漿孔位置

由圖2可見，鐵口附近穿壁灌漿孔有6個(gè)、爐皮灌漿孔有12個(gè)。為了保證灌漿效果，首先要進(jìn)行灌漿位置確定。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查，需采取灌漿處理的位置為鐵口上方爐皮灌漿孔2個(gè)；鐵口下方爐皮灌漿孔3個(gè)、穿壁灌漿孔2個(gè)；鐵口左側(cè)爐皮灌漿孔2個(gè)、穿壁灌漿孔1個(gè)；鐵口右側(cè)爐皮灌漿孔3個(gè)、穿壁灌漿孔1個(gè)。

由于高爐施工過程中部分預(yù)留的灌漿孔已進(jìn)行過壓漿處理，為了保證壓漿效果，施工前需要對(duì)預(yù)留灌漿孔逐一確認(rèn)，并清理孔內(nèi)殘留的壓入料。預(yù)留灌漿孔堵塞或預(yù)留孔部位原有壓入料較密實(shí)，不能滿足壓漿要求的需在附近選擇合適位置重新開孔。

經(jīng)核實(shí)，所選位置的預(yù)留孔打開后有煤氣竄出，原有壓入料強(qiáng)度不高，空隙較大，均滿足壓漿要求，無需重新開孔。將預(yù)留灌漿孔的殘余壓入料清理完畢后，關(guān)閉灌漿孔上的閥門，等待休風(fēng)灌漿。

3.3 壓漿施工

2015年3月6日，高爐計(jì)劃休風(fēng)12 h，準(zhǔn)備就緒后，開始對(duì)選定的灌漿點(diǎn)壓漿施工，順序由下至上逐一進(jìn)行。

1）灌漿壓力控制。鐵口下方每個(gè)壓入孔的最高壓力控制在40 kg/cm2，超出此壓力的視為死孔，當(dāng)壓力升高到30 kg/cm2時(shí)視為壓滿；鐵口左右兩側(cè)每個(gè)壓入孔的最高壓力控制在30 kg/cm2，超出此壓力的視為死孔，當(dāng)壓力升高到25 kg/cm2時(shí)視為壓滿；鐵口上方施工壓力控制在20 kg/cm2以下，壓力升高到15 kg/cm2時(shí)視為壓滿；每孔壓入材料量控制在400 kg，如出現(xiàn)相鄰孔出料的情況視為兩孔貫通，壓入材料的數(shù)量可以適當(dāng)增加。

2）壓漿過程。壓漿過程中，派專人對(duì)鐵口附近的爐皮及灌漿孔狀況不斷監(jiān)測(cè)，檢查是否有冒漿現(xiàn)象；時(shí)刻注意壓力變化，并形成壓漿記錄。由記錄可知，爐皮與冷卻壁之間的縫隙壓入量較大，爐皮與冷卻壁之間縫隙較多；而穿壁灌漿孔的壓入量較少，冷卻壁與碳磚之間的碳素?fù)v打料密實(shí)度相對(duì)較高，間隙不多，說明煤氣的主要來源為爐皮與冷卻壁之間的縫隙。

4 治理效果

鐵口噴濺是高爐常見的問題，特別是新建的高爐，青鋼1 800 m3高爐通過休風(fēng)灌漿治理后，未打開鐵口前，鐵口區(qū)域煤氣火減?。徽３鲨F過程中渣鐵流沿鐵口通道呈圓柱狀流出，出鐵前、后期鐵流穩(wěn)定不發(fā)散，再無噴濺現(xiàn)象；堵口后主溝兩側(cè)殘余渣鐵量減少，基本無需清理，改善了爐前工作環(huán)境，降低了爐前操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，鐵口噴濺問題得以解決。

［1］劉興平，唐勛海.抑制鐵口噴濺專用無水炮泥的研制與應(yīng)用［J］.煉鐵，2012，31（1）：49-52.

［2］王志，于成忠.壓漿技術(shù)在解決大型高爐鐵口噴濺上的應(yīng)用［J］.鞍鋼技術(shù)，2007（5）：41-43.

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1004-4620（2017）01-0063-02

2016-08-05

黃艷峰，男，1984年生，2007年畢業(yè)于遼寧科技大學(xué)無機(jī)非金屬材料專業(yè)?，F(xiàn)為青島特殊鋼鐵有限公司煉鐵作業(yè)部工程師，從事高爐長(zhǎng)壽及耐材管理工作。