胡 濤 丁時明 詹開洪 楊 鋒

(寶武集團中南鋼鐵廣東韶鋼松山股份有限公司)

風口小套是保證高爐生產(chǎn)的關鍵設備之一，工作環(huán)境惡劣造成風口小套破損[1-3]。

1 風口小套工作原理

1.1 風口小套結構

風口小套主要由用于裝配的法蘭、外套、內(nèi)套以及導流器組成。法蘭是由銅錠鍛造成銅板毛胚再經(jīng)機加工而成，主要覆蓋在小套后端，用于連接冷卻水管；外套由銅錠鍛造成銅板，制成無縫圓錐筒體，經(jīng)機加工而成，是小套最容易損壞的部分；內(nèi)套是由銅錠鍛造成銅板，制成無縫圓錐筒體，經(jīng)機加工而成；導流器一般為螺旋流型結構，對冷卻水進行導流，達到最佳冷卻效果。將加工好的四個零部件研磨，按設計間隙進行總裝。采用氬氣保護半自動焊和手工焊相結合的工藝，對三個環(huán)形焊縫進行焊接。整體風口小套焊接完成，按規(guī)程進行熱處理后檢測合格上線。

1.2 風口小套工作原理及使用情況

風口小套的作用是連接吹管與高爐，熱風與煤粉經(jīng)過小套送入高爐，其前端是超 2 000 ℃的高溫環(huán)境，渣鐵熔體溫度1 400 ℃以上，如圖1所示。煉鐵廠風口小套損壞大部分為渣皮脫落及渣鐵侵蝕滴落造成的，少部分為本身材質或焊接質量不合格造成的。風口所處的工作環(huán)境惡劣，部分質量較好的風口小套在熱梯度的作用下，也有可能產(chǎn)生裂紋或滲漏，從而導致漏水[4]。

圖1 小套工作原理

2016年韶鋼8號爐風口小套更換49個，其中磨損25個，占51%。2017年風口小套更換83個，其中磨損23個，占27%。小套的使用壽命偏短，損壞漏水，帶來燃料消耗增多、安全風險上升、休風率增大和產(chǎn)量下降等問題。

2 風口小套損壞原因

2.1 工藝必要磨損

風口熔損是渣鐵液粘附在風口上造成的，爐缸堆積和渣鐵液面升高增加渣鐵熔蝕風口前端的幾率[5]。如圖2所示，上方的爐料沿著風口上部向下滑落和移動，磨損風口小套上表面。高爐邊緣的反應增加，生成的渣鐵量增大，邊緣氣流較為活躍，并產(chǎn)生旋流帶動煤粉、爐料沖刷風口小套前端。在爐內(nèi)高溫、高速的煤粉和爐料持續(xù)不斷沖刷下，最終風口小套前端因壁厚磨薄、磨穿而失效漏水。相對于邊緣氣流合適的工況，渣鐵沿風口回旋區(qū)表面進入爐缸，此時就會出現(xiàn)少量渣鐵沿爐墻下滴，所以除磨損外，風口小套前端極有可能存在渣鐵粘附或燒損等問題，這是在目前生產(chǎn)中不可避免的工藝必要磨損。

圖2 風口工況

2.2 機械磨損

機械磨損包括內(nèi)外磨損，即風口小套內(nèi)側被噴吹煤粉射流磨壞和外側被爐缸內(nèi)爐料磨壞，特別是循環(huán)運動的焦炭磨壞以及塌料砸壞[6]。韶鋼8號爐煤槍采用的是3 m不銹耐磨鋼管，日常生產(chǎn)過程中，為保證煤槍前段在風口小套中線上，對煤槍前段進行9°弧形彎曲。實際操作過程中由于煤槍彎的拐點長度、人工彎煤槍弧度參差不齊，造成煤槍的插入長短不一，煤槍插入小套深度不足300 mm的風口極易被煤粉磨損。

噴吹原煤雜物(稻草、泡沫、編織袋)多，磨后煤粉中含有大量的雜物碎料，收集到煤粉倉經(jīng)噴吹罐輸送到分配器、風口。由于噴吹系統(tǒng)沒有設計對磨后煤粉過篩，雜物在送煤管路中卡死堵塞，造成風口堵煤，若堵槍時間過長，容易導致煤槍變形，煤流磨到小套。

風口吹管插槍包規(guī)格不一，韶鋼8號爐風口直吹管插槍包與吹管中心線角度大小不一，有9°、13°、15°等不同規(guī)格，圓周方向上有13、14、15點鐘不同方位。不同槍包規(guī)格的吹管，煤槍的彎曲弧度、角度、調(diào)整方位等不匹配，容易導致煤流方向變化，煤粉磨小套。

2.3 分配器罐壓與風壓不匹配

2019年3月韶鋼8號爐進行高產(chǎn)、高煤比攻關，煤比由140 kg/t提高至175 kg/t，噴煤量由原來的48 t/h增加到66 t/h。原有的噴吹程序只有通過提高噴吹罐的罐壓來保證噴煤量，分配器壓力由原來的0.58 MPa增加到0.72 MPa，使得風口前端噴吹載氣壓力與爐內(nèi)風壓的差值變大，煤粉從煤槍頭噴出后煤流發(fā)散度加劇，煤流在風口噴出速度加快。過高的噴煤壓力導致煤槍晃動，煤槍出煤速度增加后，在煤粉料流分散與煤槍晃動的雙重作用下，小套極易被煤粉磨損。

3 風口小套維護技術

3.1 煤槍標準化及優(yōu)化煤槍插入深度

對煤槍深入長度進行優(yōu)化，通過多次實驗發(fā)現(xiàn)煤槍深入小套內(nèi)部300～400 mm，煤粉磨小套的概率大幅下降，對煤槍安裝進行標準化，煤槍從吹管槍包位置插入吹管，伸進小套內(nèi)部，通過吹管、煤槍、小套的現(xiàn)場組裝，對煤槍伸入小套的深度、彎煤槍的弧度進行定量分析；統(tǒng)一槍包角度以9°為基準，圓周上固定15點方向。

3.2 智能噴煤

針對煤量增加后，原有的噴吹軟件控制系統(tǒng)無法滿足高煤比，大煤量的要求，在原有的噴煤程序控制模塊上增加相應的控制模塊，消除目前控制軟件的缺陷。

3.3 優(yōu)化復風煤槍管理

3.3.1 提前配好煤槍

制作彎煤槍裝置，采用機械對煤槍進行9°的弧形彎曲，減少人力操作帶來的誤差，不同風口長度對應不同的弧度拐點，休風后復風，煤槍全面更換，所有煤槍需要重新全面校核方可噴煤，噴煤后，煤槍還要進行煤流的檢查。加強對復風后煤槍插入深度檢測。

3.3.2 規(guī)范小套的管理

韶鋼8號爐目前使用的小套有三種風口：型號(L×Ф，mm×mm)：581×130、621×120、581×140，581×130、621×120的兩類風口更容易磨小套，風口磨損部位集中在風口下方6-7點鐘方向，煤粉刷薄造成小套內(nèi)部焊縫開裂，煤粉長期沖刷，在小套前段刷出凹槽。

針對以上問題，對風口小套的焊縫結構進行調(diào)整，小套焊縫由小套尾部調(diào)整到靠吹管頭段，對小套尾部增加不銹鋼耐磨襯套或噴涂耐磨襯。

日常生產(chǎn)過程中關注小套檢漏系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)小套流量差異常及時通知配管工檢查煤流，避免煤粉繼續(xù)沖刷破損部位，造成漏水擴大，根據(jù)風口亮度明暗決定是否停煤。

3.4 做好休、復風堵槍的預防

休風后，噴吹系統(tǒng)管道整體涼下來，復風前分配器、管道中殘留的煤粉、雜物被吹到噴煤支管中，容易引起煤槍堵塞。煤槍堵塞沒有及時疏通，煤槍靠近風口段易烤彎變形，煤流軌跡改變造成磨小套。為預防高爐復風后大面積堵槍，休風減風時風量降至2 000 m3/h后，加大噴煤冷風壓力，把殘留在噴吹罐、分配器、管道的雜物吹到風口；休風時間大于8 h，分配器必須揭蓋清理、檢查；復風復噴前采用高壓氮氣吹掃管道0.5 h，防止壓縮空氣帶水造成煤粉潮濕，引起煤槍堵塞；智能噴煤待風口全部正常后再投運。

3.5 日常煤槍的規(guī)范檢查

加強風口的巡查，規(guī)范日常風口攝像的維護，風口玻璃積灰的及時清灰處理，風口攝像看不到煤流的必須及時調(diào)正攝像頭；日常風口堵煤，當班配管工應及時疏通，如遇到煤槍大面積堵塞，必須及時通知班長組織人力疏通，預防煤槍堵塞處理不及時造成煤槍變形；煤槍堵塞后恢復噴煤前必須檢查煤槍，重新校正煤流是否在風口中心線。

4 結論

(1)風口小套是保證高爐生產(chǎn)的重要部件，主要由用于裝配的法蘭、外套、內(nèi)套以及導流器組成，其工作環(huán)境惡劣。小套的使用壽命偏短，導致小套損壞漏水，帶來燃料消耗增多、安全風險上升、休風率增多和產(chǎn)量下降等問題。

(2)風口小套的使用壽命主要受煉鐵工藝以及機械磨損影響，分配器罐壓與風壓不匹配、風口吹管插槍包規(guī)格不一的影響。

(3)可以通過優(yōu)化煤槍插入深度進行智能噴煤改造。煤槍進行標準化作業(yè)，優(yōu)化復風煤槍管理包括提前配好煤槍，規(guī)范小套的管理，做好休、復風堵槍的預防，加強日常煤槍的規(guī)范檢查等措施，維護生產(chǎn)順行。