底吹轉爐出煙口銅冷卻壁的應用實踐

常海鋒

(河南豫光金鉛股份有限公司,河南濟源 454650)

底吹轉爐出煙口銅冷卻壁的應用實踐

常海鋒

(河南豫光金鉛股份有限公司,河南濟源 454650)

通過底吹轉爐出煙口銅冷卻壁的修補,分析損壞原因,有針對性地采取防護和預防措施,延長銅冷卻壁的使用壽命,避免銅冷卻壁損傷造成轉爐被迫停爐大修。

底吹轉爐;銅冷卻壁;煙氣沖刷;修補

河南豫光金鉛股份有限公司現有兩條80 kt/a底吹爐生產系統和一條直接煉鉛生產系統,目前這三條轉爐生產線出煙口位置均裝配方形銅水套(由4片銅冷卻壁組成),由于鉛熔煉底吹轉爐的技術設計依托QSL爐,所以常規大修周期為一年,但該公司根據生產實際以及相關設備的運行性能,制訂了一套科學的管理方法,減緩鉛熔煉底吹轉爐出煙口銅冷卻壁的高溫煙塵沖蝕速度,避免因銅冷卻壁的受損造成底吹轉爐被迫大修;轉爐的爐齡不斷延長(35個月、41個月、62個月),而出煙口銅冷卻壁用螺栓固定在爐體框架上,只能在大修更換轉爐耐火材料時侯才能更換,可見加強出煙口銅冷卻壁的日常使用維護,延緩銅冷卻壁的燒蝕至關重要。

1 銅冷卻壁常見故障

公司現有兩套80 kt/a底吹轉爐系統分別于2002年、2005年投用,跟蹤、統計底吹轉爐出煙口銅冷卻壁的使用情況,結果見表1。

表1 底吹轉爐銅冷卻壁的使用情況

1.銅冷卻壁噴漏的主要原因:轉爐出煙口銅冷卻壁工作面受煙氣的沖刷、變薄,被沖刷的冷卻水道部位厚度不足0.5 mm。出煙口銅水套方位如圖1所示。

圖1 底吹爐出煙口銅水套方位圖

2.銅冷卻壁噴漏的主要部位:轉爐的出煙口位于轉爐直徑中心右側(從鉛口方向觀察),且靠近爐體鉛口一側,煙氣從爐體溢出造成對銅水套沖刷,特別是對爐體中心側冷卻壁和靠近下料口側冷卻壁沖刷較為嚴重。兩次爐齡周期內銅水套的噴漏均集中在這2片銅冷卻壁工作面上,如圖2所示。

圖2 底吹爐出煙口銅水壁損壞部位

3.銅冷卻壁噴漏的大致時間:一般在轉爐運行2 a以后,銅冷卻壁冷卻水道部位被高溫煙塵沖刷逐漸變薄,出現噴漏現象。

2 堵漏經歷

經歷了多次水套噴漏補焊,公司積累了一定的處理經驗:

2.1 第一次爐齡期間

第一次爐齡期間,爐體中心側冷卻壁和靠近下料口側冷卻壁受高溫煙氣的影響,受熱面冷卻水道21 mm厚的銅壁被高溫煙塵沖刷后多處出現噴漏(厚度＜0.5 mm),邀請洛陽專業廠家技術人員采用大割把乙炔加熱、氬弧焊修補的方案,進行先堵漏再進行鋪焊的維修作業,經過兩天的補焊,對大面積的噴漏進行有效的處理,但修補的冷卻壁使用效果不佳,直至停爐大修又進行了多次補焊處理。修復后的銅冷卻壁如圖3所示。

圖3 修補后的銅冷卻壁情況

2.2 本次爐齡期間

本次爐齡期間,銅水套冷卻壁受高溫煙塵沖蝕變薄,再次造成噴漏現象,銅冷卻壁噴出的冷卻水遇到1 100℃以上的高溫煙氣,即刻生成大量的水蒸汽冒出;當時爐內渣線過高需放渣后才能轉爐,蒸汽越冒越大,嚴重影響到現場的作業環境和直接威脅到人員、設備安全,操作人員采取了逐一停水判斷方位的方法,確定噴漏銅冷卻壁后切斷其冷卻水。40 min后,熔渣放至規定部位轉爐檢查,發現噴漏的銅冷卻壁因切斷冷卻水后發生嚴重變形。

邀請專業人員進行氦氣保護焊修補,由于多處水道銅壁較薄,銅冷卻壁導熱性能較好、溫度加不上去、“前焊后崩”,焊接難度較大。

對原噴漏部位堵漏后再對堆焊的方案進行調整。只要保證噴漏部位焊接后不再滲漏即可,經過12 h的連續作業,對噴漏銅冷卻壁堵漏作業完成,然后在其工作面編制框架網焊接在銅冷卻壁的固定螺栓上,以此為骨架增加耐火材料搗打保護層減少高溫煙塵對銅冷卻壁的沖刷,補焊后至今9個月未再次出現滲漏現象。銅冷卻壁搗打料固定方式如圖4所示。

3 銅冷卻壁的性能

圖4 銅冷卻壁搗打料固定示意圖

銅冷卻壁由TU2(連鑄壓軋無氧銅)制作,TU2具有導熱性能好、組織結構均勻、晶粒小的特點,無氣孔、砂眼等缺陷,適應于深孔加工。

銅冷卻壁固定在爐體出煙口部位的鋼板框架上,框架結構的外側是爐體框架耐火磚,若水冷壁嚴重受損,將使其相鄰的出煙口框架受到影響,甚至殃及出煙口框架磚。

優點:在保證出煙口銅水套正常冷卻水壓力、水量的情況下,銅冷卻壁導熱快,可保持銅冷卻壁有相對較低的溫度減緩高溫煙塵的沖刷,有其它材料不可替代的作用。

缺點:出煙口銅冷卻壁在冷卻水作用下,由于溫度相對較低,一般不容易在其作業面掛渣形成保護層,使其受高溫煙塵沖刷有一定的沖蝕。

4 制訂整改目標

1.銅冷卻壁由國內知名度較高的銅制品企業加工,原材料購置、加工制作、驗收均有嚴格的過程控制,產品質量有保證,屬可控因素。

2.物料的成分復雜,爐況控制有一定的起伏,粉塵氣量、含硫濃度、溫度變化等因素對銅冷卻壁造成不同程度的沖刷,屬不可控制的因素。

3.銅冷卻壁主要作用是保證出煙口框架的完整性,防止出煙口框架磚的脫落,只要保證銅冷卻壁的使用壽命即可,屬可控因素。

延緩銅冷卻壁受高溫煙塵的沖刷速度,延長銅冷卻壁的壽命,是整改的目標。

5 采取應對措施

1.加大銅冷卻壁的冷卻水量、降低冷卻水溫度,減緩銅冷卻壁受高溫煙塵沖刷的速度:根據出煙口各冷卻壁的出水溫度變化,適時調節各冷卻壁的進水量,適時增補循環冷卻水和及時進行排污操作。

2.在不影響銅冷卻壁安裝的情況下,將銅冷卻壁水道中心向非工作面一側挪移,適當增加銅冷卻壁工作面一側的厚度。

3.在銅冷卻壁工作面增加耐火材料搗打保護層,減緩銅冷卻壁受高溫煙塵的沖刷速度和減少銅冷卻壁的熱量吸收,提高銅冷卻壁的使用壽命。

4.針對冷卻壁堵頭漏水的情況,在不影響銅冷卻壁冷卻水道的情況下,適當增加爐體中心側水冷壁和靠近下料口側水冷壁爐堵頭的長度,在用管螺紋擰緊的情況下,外部鉚焊處理。

6 結 果

通過以上的措施,對在線和新建的銅冷卻壁的長期穩定運行提供了可靠保障,目前該公司的三條轉爐生產線出煙口銅冷卻壁運行正常,有效消除了因銅冷卻壁受損造成出煙口框架變形、出煙口磚脫落,導致被迫停爐的事故發生。銅冷卻壁修補統計情況見表2。

說明:第一次爐齡,后續工作一般為20 d左右煙氣沖刷漏水,重新補焊,補焊3次后停爐大修。本次爐齡自2011年1月份修補后外加耐火材料搗打層至今9個月未出現再次燒蝕滲漏現象。

表2 銅冷卻壁的修補情況

每次轉爐換槍、處理鉛口期間,檢查搗打層的完好性,適時進行修補。

7 結 語

該公司的鉛熔煉底吹轉爐是國內最先投產并連續生產的生產線,在生產中遇到的突發問題沒有經驗可以借鑒,所以該公司采取的以上措施均是在生產實踐中不斷地摸索和研究,經過實踐檢驗總結出來的,目前該公司底吹轉爐銅冷卻壁的應用實踐已在全公司推廣,該應用實踐同樣適用于其它冶煉行業爐窯的銅冷卻壁水套。

Abstract:By repairing the copper cooling wall of the bottom blowing converter smoke outlet,analyzing the cause to the damage and taking the protective and preventive measures can extend the service time of copper cooling wall,which can avoid the converter will be repaired because of the damaged copper cooling wall.

Key words:bottom blown converter;copper cooling wall;the gas scouring;repair

Application and Practice to Copper Colling Wall of Bottom Blowing Converter Smoke Outlet

CHANG Hai-feng
(Henan Yuguang Gold and Lead Co.,Ltd,Jiyuan454650,China)

TH16

A

1003-5540(2011)06-0051-03

2011-09-20

常海鋒(1977-),男,助理工程師,主要從事設備管理工作。