楊康  邱全

（紅河鋼鐵有限公司 云南 蒙自 661100）

摘 要  風口是高爐送風系統的關鍵部件，延長風口壽命對高爐的穩定順行有著十分重要的意義。紅鋼1350m3高爐自2015年12月29日復產以來風口燒損頻繁，風口壽命遠低于國內國外長壽型風口1年以上的使用壽命。這導致休風率高達1.62％，嚴重影響高爐的正常操作，本文通過對風口上翹爐體上漲、風口中心線與煤槍夾角過大、原燃料、操作制度等造成風口燒損原因進行分析，制定相應對策，延緩了風口破損。

關鍵詞  高爐  風口  損壞  對策

紅鋼1350m3高爐設22個風口，1個事故渣口。自2015年12月29日復產以來至2018年1月29日，共有57個風口燒損。風口燒損頻繁，導致風口壽命只有3-4個月，遠低于國內國外長壽型風口1年以上的使用壽命。這不僅嚴重影響高爐的正常操作，也影響了高爐生產各項技術經濟指標。因此，系統分析高爐風口損壞原因并采取針對性措施，延長風口壽命對高爐的穩定順行、指標改善有著十分重要的意義。

1  風口燒損原因分析

1.1 高爐風口上翹和爐體上漲

風口上翹和爐體上漲原因是爐缸內耐火磚上漲造成，尤其是風口附近的組合磚因堿金屬和Zn蒸汽傳入磚體和磚縫中引起的膨脹。由于高爐爐底由鋼板固定，爐磚只能向上膨脹，推動風口上翹和爐體上漲（圖1），更換上翹風口時，發現風口附件的組合磚中有大量的液態和固態的Zn流出。因此，要控制Zn總入爐量，Zn輸入量應在國家標準范圍內（0.15~0.2kg/tFe）。紅鋼從317#到331#料堆，平均Zn負荷=1.09kg/tFe，最大1.40kg，最小0.85kg，遠遠超過國家標準。

紅鋼煉鐵廠每半個月對爐體上漲進行監測，以渣口方向為0°，分別在西鐵口90°，主皮帶方向180°，東鐵口270°分別在十字測溫平臺和熱風圍管平臺設置8個爐體上漲監測點。經測量，從2015年12月29日復產至2017年12月19日，測量結果如表1：

1350m3高爐風口安裝角度為斜7°，風口上翹變形后，風口幾乎處于與風口中心線水平。風口上翹變形將回旋區形狀發生畸變。當風口水平安裝時，即風口角度為0°時（基準角以斜7°為標準角）。對風口小套上漲進行實時監測，根據正切值函數計算風口小套上漲角度α。風口上翹測量方法如下式：

Tanα=b/a

b=風口中套下側點位移-（左側點位移+右側點位移平均值）/2

a=風口中套外沿半徑

回旋區體積減小，風口前端底部的回旋區過小時，進而使風口前端底部與渣鐵接觸，導致風口燒壞，風口體積的縮小也使整個風口前端與高溫爐料和渣鐵接觸的幾率增加。高爐風口上翹和爐體上漲主要燒損小套的下沿和前端。

1.2  風口中心線與噴煤槍夾角過大

風口中心線送風支管與噴煤槍夾角設計為13°（圖2），首次安裝時，煤槍在小套的中央，當爐體上漲和風口上翹時，小套前端趨于水平，煤槍和吹管不動，風口小套與煤槍前端極易靠近，受煤粉的沖刷次數增多，風口內磨損，煤槍的位置長短極易造成插入角過大，造成高速煤粉射流持續沖刷風口內壁或焊縫，易沖刷成槽，造成風口損壞。

1.3  原燃料質量下滑

由于地理位置條件限制，紅鋼全部使用外購焦，基本使用三種焦炭：貴州水城的天能焦（水熄焦，干熄焦），云南師宗焦，云南派盟焦。開爐初期50％天能干熄焦+50％師宗焦，后期由于資源限制，更換為20％天能干熄焦或派盟焦+80％師宗焦。幾種焦炭分析見表2：

2018年1月20號后爐底中心呈下降趨勢，出鐵側與鐵水物理熱指數（Ktp）不匹配，爐缸工作不均勻，時而東邊鐵水多，時而西邊鐵水多，渣鐵排不盡，特別是全部使用師宗焦后，焦炭的冶金性能變差。反應性只有31-32.02，反應后強度57.97-59.06。焦炭下達到爐缸后，料批經過6天的置換后，作用減弱，導致爐缸死焦堆透液能力下降，滴落帶下落的渣鐵不能及時穿透過死焦堆滲透到爐缸底部，渣鐵易在風口前端堆集，鐵水接觸到風口前端，風口熱元素瞬間超過所承受的能力，造成風口下沿燒壞。

1.4  操作制度

（1）熱制度和造渣制調整不當。工長負荷調整不及時，生鐵中[Si]波浪式波動，爐渣堿度偏高、偏低造成渣皮異常波動，水溫差2-3℃的波動（正常3.5-4）引起渣皮脫落，致使風口上端區域熔損。其次邊緣氣流過分發展也可能引起渣皮不穩定，燒壞風口。

（2）送風制度不適應爐況時也會燒風口。風量與爐料柱透氣性不適應，中心氣流不暢時，風口回旋區變短，氣流極易向邊沿發展，引起渣皮波動頻繁，料面翻，極易在料柱疏松的部位出現管道行程，在管道方向爐料得不到充分的還原預熱而進入爐缸，降低爐缸溫度致使在風口區域堆積，很難通過死焦堆，極易燒壞風口下部和風口中套。

（3）渣鐵排不干凈或不及時

出鐵不及時或排不凈是風口損壞又一原因。紅鋼3#高爐2018年1月29日更換5個風口，復風后，接著又燒壞6#風口（只能減水養）。在復風后，由于減水比較多，爐缸易形成局部堆積，爐缸不活躍變小，如渣鐵，特別是冷渣鐵不及時排除導致在爐缸聚集。累計一定量，與風口下端接觸，燒壞風口。當爐缸不活時，出渣鐵尤為重要，縮短出鐵時間，乃至零間隔出鐵，排盡渣鐵，盡快恢復爐缸，特別在計劃檢修和非計劃檢修復風時，盡快打開鐵口，把煤氣引向鐵口，形成通道，把冷渣鐵引向爐缸，排出部分冷渣鐵，騰空爐缸，為高爐恢復贏得時間。

（4）風口冷卻強度不夠

①3#高爐高壓水設計兩臺高壓泵，分別配套一臺流量為935m3/h，揚程140m，電機功率450kw，效率80％水泵，另一臺節能泵750m3/h，揚程110m。高壓水按設計，供爐頂灑水和爐頂十字測溫、風口小套和渣口四套。隨著時間推移，爐頂十字測溫取消，高壓水只供風口小套和風口四套。按現行泵運行情況，泵只能供800m3/h，水壓1.3MPa。風口小套和渣口四套內壁直徑均為DN32,經計算，V=Q/S=12.226m/s，那么經過小套前端水流速過低，過少，低于設計14m/s，帶走的熱量少，冷卻強度不足，降低了小套的使用壽命。國內大中型高爐保證風口前端流速不低于15m/s，有的已經達到17m/s左右，風口前端冷卻能力得到了進一步提升，有利于延長風口壽命。

②風口前端伸入爐內，工作環境十分惡劣：承受1200℃高風溫，外表面承受2000℃左右高溫輻射。紅鋼3#高爐風口小套水溫差5-6℃，遠遠高于其他鋼廠2-3℃，這是風口破損原因之一。

2  減少風口損壞的對策

(1) 減少煤槍插入角度與風口中心線角度，由原來的13°減至11°。提高煤槍質量，煤槍的長度適當加長，由原來270cm加長至280cm，減少煤粉高速射流對風口小套內壁沖刷。

(2) 根據高爐生產實際采用適當的堆料硬質合金等表面處理技術，增強風口抗熱沖擊，抗磨損能力，保證較高的銅材純度，采用先進的制造工藝，減少裂紋，夾渣等缺陷，提高風口焊接質量。

(3) 改善原燃料質量。在精料無法保證的情況下，采取穩定焦炭結構的配比，從而穩定焦炭冶金性能，減少因品種及配比變化所帶來的爐況波動，穩定焦炭骨架，保證焦炭料柱具有較好的透氣透液性。

(4) 提高風口的冷卻強度，提高高壓泵的供水能力和流量，保證水量經過風口前端流速不低于15m/s，小套水溫差在3-4℃之間。

(5) 控制高爐堿金屬負荷，Zn負荷，定期對風口進行測量，并及時更換上翹風口。

(6)優化操作指導及爐前制度。鐵水溫度控制標準1450℃-1470℃，鐵水中[Si]含量0.15-0.35％之間大于90％，減少高爐出鐵間隔時間，甚至零間隔出鐵，見渣時間大于75％，提高渣鐵流動性，提高MgO/Al2O3比，及時出盡渣鐵，活躍爐缸。

3  結語

(1) 堿金屬Zn負荷過高入爐，導致風口中套和風口變形上翹引起的風口燒損，要嚴格控制堿鋅負荷；

(2) 及時調整高爐操作制度，保證有機氣流，利于有害堿金屬Zn的排出，逐步提高MgO、Al2O3，改善高爐渣流動性，利于排堿；

(3) 改善焦炭質量，提高料柱透氣性，改善死料堆的透液性，減少爐缸堆積燒壞風口；

(4) 完善風口巡檢制，減少因煤粉磨壞的風口而帶來的非計劃休風；

(5) 風口損壞時，高爐管理者應及時查找原因并采取相應措施，減少風口漏水對高爐操作的影響。

4  參考文獻

[1] 楊雪峰 儲滿生 王濤，昆鋼2000m3高爐風口上翹原因分析及治理[J]，煉鐵 2005.24.

[2] 杜屏 趙華濤 魏江超，沙鋼2500m3高爐風口燒損的原因及對策[J]，煉鐵 2013.2.

[3] 李迎利 徐俊杰 耿敬濤 楊志功，邯鋼7號高爐風口頻繁損壞的原因及對策[J]，煉鐵 2017.5.

[4] 張壽文集[M]，冶金工業出版社，2017.1.