2000 m3級高爐鐵口損壞原因及處理預防措施

李衛(wèi)東 陳泉 牛衛(wèi)軍

(安陽鋼鐵股份有限公司)

2000 m3級高爐鐵口損壞原因及處理預防措施

李衛(wèi)東 陳泉 牛衛(wèi)軍

(安陽鋼鐵股份有限公司)

安鋼兩座 2000 m3級高爐鐵口近期相繼出現(xiàn)燒壞鐵口框架,鐵口區(qū)域爐殼損壞,危及鐵口區(qū)冷卻壁,影響鐵口安全和高爐長壽生產(chǎn)。通過分析原因,妥善處理,制定實施預防鐵口損壞的措施,效果較好。

高爐 鐵口 處理預防措施

0 前言

安鋼兩座 2000 m3級高爐近年來陸續(xù)投產(chǎn),通過三年多的生產(chǎn),爐前積累了豐富的經(jīng)驗,但在2008年后相繼出現(xiàn)了鐵口框架燒壞,同時造成鐵口區(qū)域爐殼及冷卻壁的損壞。鐵口做為高爐爐前操作維護的重要對象,出現(xiàn)這種嚴重的損壞不僅對安全生產(chǎn)造成嚴重的影響,同時也影響鐵口區(qū)域爐殼、爐襯和冷卻設備的壽命,直接危及高爐的正常生產(chǎn)。針對損壞的原因進行分析,妥善處理損壞部位,并制定實施預防鐵口損壞的措施,取得了較好的效果。

1 鐵口的結(jié)構(gòu)組成

安鋼兩座 2000 m3級高爐均設 3個出鐵口雙矩形出鐵場 ,鐵口間夾角為 81.43°、98.57°、180°,不設渣口。鐵口通道采用大塊和小塊相結(jié)合剛玉莫來石組合磚結(jié)構(gòu)以抵抗渣鐵侵蝕和沖刷,鐵口結(jié)構(gòu)如圖1所示。主鐵溝采用半貯鐵式“G”型澆注料澆注。

2 鐵口的損壞機理

高爐投產(chǎn)后,由于渣、鐵的沖刷和化學侵蝕,鐵口區(qū)的磚襯侵蝕很快,當侵蝕到接進四周的冷卻壁時,就會威脅高爐的安全生產(chǎn),所以要在每次出完鐵后用泥炮將炮泥打入爐內(nèi)一定深度,使其不僅起堵塞孔道的作用,還要在鐵口區(qū)被侵蝕處形成泥包,以彌補被侵蝕的磚襯[1]。鐵水經(jīng)鐵口通道流出后,以噴射狀落入主溝約 1500 mm處,在主溝中進行渣鐵分層,經(jīng)撇渣器后渣鐵分離。正常生產(chǎn)時,只需對鐵口泥套和主溝修補維護,整個鐵口壽命同高爐一樣,設計均為 15年。

圖1 鐵口結(jié)構(gòu)示意圖

3 鐵口損壞的原因分析

安鋼兩座 2000 m3級高爐鐵口的損壞除鐵口護板、框架和爐殼以外,均在鐵口中心線以下約150 mm處,發(fā)生該區(qū)域冷卻壁的損壞。8號高爐 2#鐵口在修補使用 25天后檢查,隨著鐵口框架、爐殼、冷卻壁燒壞程度的加劇,發(fā)現(xiàn)該部位跑煤氣日趨嚴重,冷卻壁冷卻水管已經(jīng)裸露在外;9號高爐 3#鐵口,不僅鐵口框、爐殼、冷卻壁燒壞,而且造成爐缸 2層 110#、111#冷卻壁冷卻水管燒穿,具體情況如圖 2所示。

圖2 高爐鐵口區(qū)域損壞情況

結(jié)合鐵口結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)運行情況,分析損壞機理如下:

1)鐵口區(qū)域有冷卻設備漏水,耐火材料損壞,造成該部位跑煤氣日趨嚴重;

2)鐵口區(qū)域跑煤氣逐漸增大,形成了煤氣通道,長期溫度升高造成耐火材料失效;

3)堵口時,二次壓炮造成鐵口組合磚受到熱震沖擊,產(chǎn)生裂紋加重了跑煤氣;

4)主溝制作工藝不合理,主溝前端鐵口下方的澆注料未徹底清除干凈,長期使用后,強度及致密度下降,使用壽命降低,渣鐵侵蝕下滲透,是造成鐵口框架和爐殼燒壞的重要因素;

5)主溝的坡度小,修溝時撇渣器各部位尺寸不精確,下渣沙墻過高,出鐵時見渣后未及時降低下渣沙墻,致使出鐵見渣后撇渣器前渣鐵液面一直過高;

6)爐前出鐵操作過程中,渣鐵液面過高,渣鐵回流致使泥套、鐵口護板、鐵口框架直接和高溫渣鐵接觸,是造成鐵口框架及爐殼燒壞的主要因素;

7)倒鐵口制度不合理,倒溝頻繁,極冷極熱,導致主溝前端熱脹冷縮產(chǎn)生縱向裂紋[2]。

上述因素綜合作用后,會很快造成鐵口框架及爐殼燒壞,迅速危及冷卻壁,同時造成鐵口部位嚴重跑煤氣,隨著時間的推移,致使鐵口區(qū)域冷卻壁燒漏,若任其發(fā)展,甚至有可能發(fā)生鐵口跑鐵、爐缸燒穿。必須停溝檢修,及時處理。

4 處理預防措施

4.1 補焊鐵口和封鎖跑煤氣

為了防止鐵口損壞事故擴大化,2009年上半年兩座 2000 m3級大高爐決定停溝檢修處理。首先解體鐵口前主溝大約 2 m,徹底露出殘存的鐵口框方便施工,爐前用風鎬等工具全力清理清除殘渣鐵侵蝕層。對于燒壞的鐵口區(qū)域,預先制作加工相同尺寸、材質(zhì)的鋼板,先補焊爐殼,再補焊鐵口框架,修補前后對比如圖 3所示。接著,在鐵口區(qū)域使用鐵口專用白剛玉料進行空隙的填充,然后在鐵口周圍、爐缸風口中套下部,均勻焊接灌漿管,自下而上進行碳質(zhì)耐材壓漿,封鎖煤氣通道。

圖3 8號高爐 2#鐵口修補前后對比

4.2 避免漏水和恢復冷卻壁功能

在檢修的同時,對鐵口區(qū)域的冷卻壁進行了處理。在保證不再漏水的前提下,盡量恢復其冷卻功能。冷卻壁水管燒漏能補焊完整的進行補焊處理,然后通水冷卻;無法補焊或補焊后不能保證其漏水的,通足量 N2冷卻。8號高爐 2#鐵口補焊后的鐵口冷卻壁,通水后冷卻效果較好;9號高爐 3#鐵口 2層110#、111#水管燒穿后,由于空間和時間限制無法補焊,使用N2冷卻至今,也恢復了冷卻壁的冷卻功能,對 3#鐵口仍然能夠正常出鐵起了很好的保護作用。

4.3 優(yōu)化出鐵操作

爐前出鐵操作過程中,嚴格控制渣鐵液面,杜絕渣鐵回流,使泥套、鐵口護板、鐵口框架不直接和高溫渣鐵接觸,徹底切斷鐵口框架及爐殼燒壞的主要途徑。貫徹均衡穩(wěn)定出鐵理念,將減少鐵量差作為爐前考核的主要指標,避免渣鐵出不凈,造成高爐憋風現(xiàn)象。同時制定了《爐前四班出鐵統(tǒng)一操作暫行規(guī)定》、《鐵口失常操作預案》等制度,要求爐前一次壓炮堵鐵口,杜絕二次壓炮操作,嚴禁堵鐵口跑泥,以確保鐵口有穩(wěn)定的深度,鐵口內(nèi)形成合適的泥包。

4.4 完善出鐵管理

改進開口機、液壓泥炮工作性能,對爐前液壓站實施“崗檢、巡檢、專業(yè)點檢”三級點檢制度,積極推行全面目視化管理,減少因漏油等設備問題,出現(xiàn)燒鐵口、鐵口堵不住等事故。成立主溝維修專業(yè)組,規(guī)定每次進行主溝修補,其前端鐵口下方的澆注料必須徹底清除干凈;改進主溝澆注料質(zhì)量,提高使用壽命,每次進行主溝修補時準確測量撇渣器各部位結(jié)構(gòu)尺寸,控制合理渣鐵液面,避免鐵口框架直接和高溫渣鐵接觸。采用循環(huán)倒鐵口制度,避免主溝熱脹冷縮產(chǎn)生裂紋。

5 效果分析

修補后的鐵口,在補焊、壓漿處理后再未出現(xiàn)跑煤氣嚴重現(xiàn)象。8號高爐鐵口冷卻壁完整補焊后通水冷卻,既避免了鐵口區(qū)域漏水,又恢復了冷卻壁冷卻功能;9號高爐 3#鐵口 2層 110#、111#冷卻壁冷卻水管燒漏后,使用 N2單獨冷卻半年多以來,冷卻壁出口溫度在 70℃左右,滿足了冷卻的要求。精確測量主溝及撇渣器各部位水平高度,渣鐵水平面控制在了鐵口中心線 20 mm以下,鐵口框架徹底失去和高溫渣鐵接觸的條件;實行循環(huán)倒鐵口制度,主溝在原來的基礎上壽命又延長 28天,通鐵量增加 8000t;在維修主溝時,徹底清理鐵口框架周圍,至今均未再發(fā)現(xiàn)鐵口區(qū)域異常侵蝕。

6 結(jié)語

爐前鐵口的操作和管理在高爐生產(chǎn)中應作為重中之重。鐵口的操作和管理,應以加強鐵口維護修 補,避免出現(xiàn)跑煤氣和漏水現(xiàn)象,保證鐵口結(jié)構(gòu)完整 和耐材有效為原則;從平時操作規(guī)范出發(fā),進行專業(yè) 化、科學化、精細化、日常化管理,樹立安全長壽意 識。生產(chǎn)實踐證明:此次安鋼兩座 2000 m3級高爐 鐵口損壞后,及時發(fā)現(xiàn)并采用上述處理預防措施,可 以滿足高爐正常出鐵的要求。

[1] 成蘭伯主編.高爐煉鐵工藝及計算.北京:冶金工業(yè)出版社,1990:179.

[2] 項鐘庸,王筱留主編.煉鐵工藝設計理論與實踐.北京:冶金工 業(yè)出版社,2007:581-585.

CAUSE ANALYSIS OF THE DAMAGED IRON NOTCH FOR 2000 m3BF BF AND ITS TREATM ENT AND PREVENTI ON

LiWweidong Chen Quan NiuWunjun
(Anyang Iron&Steel Srock Co.,Ltd)

The iron notch of the two 2000 m3BF in ANYANG steelwere damaged one after the other in recent,which caused furnace shell burning_out in tap hole area,not only imperiling the coolingwall in tap hole area,but also har ming the safty and life on iron notch.According to cause analysis and proper treatment,the measureswere worked out to protect the frame of iron hole from being damaged.

blast furnace iron notch prevention

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2009-10-29