马全强  魏红玉   范维庆   刘  勇

（山西建邦集团有限公司通才炼铁厂）

摘  要  通才炼铁1号高炉针对风口小套破损频繁的问题，分析了风口小套破损的机理，采取优化配料、提高冷却水压力、流速，煤枪结构优化及插枪技术改善、强化管理，制定合理的操作制度等措施，2019年高炉风口小套的破损数目大幅降低，降低了设备的休风率和材料消耗，提高了高炉的技术经济指标。

关键词  高炉  风口破损  冷却水压 操作制度  休风率

1 前言

通才1号450m3高炉，共计14个风口。自2018年1月至12月，共有52个风口小套破损更换。频繁的休复风严重影响高炉的正常生产组织，影响高炉指标和顺行。通才炼铁厂认真组织专业技术人员进行分析，查找风口小套频繁损坏的原因，对配料结构、高炉操作制度、风口冷却及上翘情况、煤枪材质及插枪技术、操作制度等方面因素进行分析，并采取了一系列应对措施。2019年1月至12月，全年共有22个风口小套破损，相比于2018年，风口小套破损数量大幅减少，减少了因更换风口小套造成的无计划休风，同时减少了材料消耗。在钢铁市场形势日趋严峻，降低风口小套破损，可以降低休风率，降本增效，减少风口小套破损休风更换对炉况的影响，进一步降低生铁成本。

车间看水技师对正在使用的风口小套进行统计，统计内容包括：各个风口小套的型号、开始使用时间、破损时间、破损部位、使用寿命。同时积极与生产厂家沟通，具体要求包括：使用优质的材料、先进的加工工艺、合理的水道结构形式等，达到具有优异的热传导、抗磨损、耐腐蚀、抗冲击品质。制作工艺采用普通铸造，材质Cu≥99.8%，前端水速>6米/秒，达到最佳换热效果。按照重量单价结算，确保使用寿命。1号高炉正常风口小套使用寿命为8个月。

由图1对比分析2019年与2019年风口小套破损的情况，可以看出，2019年风口破损数量大幅度减少，减少了因更换风口小套造成的无计划休风，同时减少了材料消耗，减少了炉况波动。进一步提高产量，降低生铁成本。

2  风口破损原因

2.1 冷却水压力不足

高炉风口不仅承受着高温液态渣铁的恶劣侵蚀、而且受到循环区焦炭的撞击及落下焦炭的磨损。造成风口小套磨损的原因很多，但最基本的磨损机理是：风口受热超负荷，冷却介质难以及时传导散热，从而导致风口套温度高于铜质固液相反应700℃界限温度；当达到铜剧烈氧化900℃界限温度时，风口很快在高温高压下损坏漏水。2018年1号高炉高压工业水压力维持在700kpa,冷却水流速为4.5m/s,较低的水速难以及时将风口小套前的热量传到出去，造成风口小套破损。

2.2  风口前理论燃烧温度较高

高炉生产中两个月左右需要一次20小时的定修，在恢复炉况过程中，均采取隔花堵4个风口；目的是为了维持适宜的风速及鼓风动能，保证吹透中心，以快速恢复炉况。每次炉况恢复的过程中，由于休风料到达风口造成理论燃烧温度过高，或者由于炉缸不活跃，开风口时机不恰当等，都易出现堵泥风口两侧的风口损坏，需要组织休风更换。此外喷煤煤枪不正，煤枪堵塞，恢复喷煤不及时等均会造成喷煤不均匀，风口前理论燃烧温度波动，风口小套热负荷波动大，不利于风口小套的维护。

2.3  高炉操作制度

由于外部条件变化，上部调整装料制度不到位,导致中心或边缘气流过于旺盛或不足，造成渣皮脱落，使炉缸透液性大幅下降，炉缸的工作状态变差，不活跃，死区较多，炉缸堆积现象较为频繁，易造成风口大量破损。此外由于原燃料质量变化，使高炉煤气流发生变化，导致炉墙渣皮脱落，富集在局部风口处，使风口烧坏。高炉长期休风复风过程中，渣铁流动性不好，炉温过高，炉缸不活跃，也容易造成风口小套破损。此外操作制度上过分发展边缘的装料制度是风口烧损的一个重要因素。根据1号高炉风口小套破损情况，很多是复风过程中的熔损，复风初期，渣铁流动性不好，炉缸不活跃，风口前理论燃烧温度过高，操作中不注意氧气、煤量、开风口时机的选择，很容易造成风口的损坏，影响炉况的恢复进程。

2.4  有害元素含量高

在烧结矿配料方面，考虑低成本因素，混合料配用了布袋灰、烧结机头灰,同时混合料钢泥配加比例较大，使烧结矿中的碱金属、Zn含量升高，高炉碱负荷、锌负荷较重。高炉锌负荷行业标准为0.15kg/t,一方面碱金属提高焦炭反应性，降低反应后强度，造成焦炭粉化，透液性和透气性变差，不利于炉况顺行，导致风口大量破损；另一方面，碱金属和锌渗入炉衬中，使得砖衬膨胀，导致风口及二套变形、上翘[1]。

图2为1号高炉锌负荷情况。可以看出，高炉锌负荷远高于行业标准，锌在高炉内的恶性循环和积累，严重影响了高炉的稳定顺行与节能降耗。其行为对高炉的负面影响是多方面的：一是锌在高炉内的循环和积累，稀释煤气的有效浓度,减弱间接还原，降低煤气利用率;二是影响焦炭的热态性能，使焦炭的气化反应能力增强，反应后强度降低;三是使球团矿异常膨胀而粉化;四是降低矿石的软化温度，液态或固态锌金属还黏附于炉衬上，既能使炉墙结瘤，又直接破坏炉墙;五是在炉缸高温区锌蒸汽可以渗入炉衬的砖缝、裂纹和气孔中，破坏砖衬。碱金属和锌渗入炉衬中，导致砖衬膨胀，导致风口及二套变形、上翘，增加风口小套破损。同时煤气流的变化和炉况的波动，会引起渣皮的脱落，造成风口小套破损。

2.5  炉缸不活跃

高炉炉缸活跃、稳定顺行是炼铁生产顺畅的基本要求，所以炉缸在任何位置产生堆积，都可能发生风口套烧损，低炉温堆积、高碱度堆积、石墨碳堆积均是高炉炉缸堆积的主要原因[2]。另外，慢风时间长，风速不合理，冷却设备漏水，也都会造高炉炉缸堆积，炉缸不活跃，导致风口磨损。1号高炉处于炉役后期，存在炉型不规整、冷却设备漏水、煤气流不稳定、炉温波动大等实际问题。冷却设备向炉缸漏水，使渣铁物理热降低，流动性变差，其次是高炉风量不够，鼓风动能不足而使炉缸活跃性变差。最后是各种原因引起的碱度波动较大，炉渣碱度控制不合理，由于受原料成份波动的影响大，渣碱度调整不及时，使得渣铁流动性变差，从而影响炉缸的活跃性。

3 采取措施

3.1提高冷却水压力

提高风口小套高压工业水压力，强化风口前端换热。1号炉高压工业水压力由2018年的700kpa提高至820kpa，冷却水流速从4.5m/s提高至7.2m/s，风口小套平均水温差由2018的6.5℃降至4.9℃。冷却水压力和流速的提高，强化了冷却效果，有利于延长小套使用时间。

3.2 改进煤枪材质、调整煤枪位置

看水工段加强对风口煤枪的巡检，及时调整煤枪位置、排通煤枪和更换煤枪，保证喷煤在风口中心线位置。此前铁口两侧1#、14#风口由于喷煤位置不正或者煤枪磨漏更换不及时的影响，经常出现煤粉长期冲刷风口小套前端，从而磨坏风口小套，通过加强点检，炉内操作固定煤量措施，减少了喷煤波动对风口小套的影响。

为了保障高炉休风能快速恢复达产，及早喷煤。对喷煤枪进行了相应改造，煤枪材质使用06Cr25Ni20材质，部分风口使用耐磨陶瓷喷枪，极大减少了煤枪的磨损，减少了由于煤枪磨漏对风口小套侧壁的冲刷；同时也减少了煤枪的更换。在恢复喷煤的过程中，两人配合进行煤枪的调整，保证喷煤枪插入小套100mm。射流保证在风口中心，当班期间观察1次/小时，偏离的进行相应调整；同时看水工对更换的煤枪进行记录，加强点检，及时更换磨损煤枪，大幅减少了煤粉射流对小套的冲刷造成小套损坏。

3.3  制定合理的操作制度

炉缸不活跃主要表现有：渣铁流动性差，渣铁排放不顺畅，炉温偏差大，高炉不经憋，稍有憋炉就容易影响风口工作。通过调剂布料制度，选择合理的矿批，在边缘气流过旺的情况下，采取向边缘增加布矿的环数或减少布向边缘焦炭的环数，增加布向中心的焦炭比例；通过调剂，达到合理的煤气流分布，煤气利用率由38%-39%提高到42-43%，使操作炉型规整，使炉墙渣皮保持相对稳定，保持炉缸工作正常活跃，炉缸的透液性良好，使风口的工况条件改善，避免局部窝渣、窝铁现象。

合理的造渣制度与热制度是高炉稳定顺行的保证，1号高炉要求铁水[Si]0.3-0.55%,[S]0.025-0.035%,为保证充足的炉温，物理热控制≥1450℃。造渣制度上，要求炉渣二元碱度控制在1.20，四元碱度1.05-1.1。同时根据原料条件，制定合理的装料制度，选择合理的矿批，确保料速，固定煤量；合理的操作制度，确保了煤气流的稳定，有利于渣皮的稳定，高炉稳定顺行，促进高产稳产。

强化各工段的管理和要求，槽下加强筛分，减少入炉原料粉末，关注t/h值，根据原料粒度及时调整。看水工段加强了对水系统、风口煤枪的巡检，通过提高冷却水压，及时调整煤枪位置、排通煤枪等措施，确保喷煤匀喷广喷，减少了风口小套的破损。为适应提高产量的要求，炉前与炮泥厂家沟通，改进炮泥质量，同时不断提高操作技能，铁口深度合格率、铁量差、出铁正点率、全风堵口率等指标稳步提高。

3.4  优化配料

通过配料技术控制有害元素的含量。针对碱金属含量高的烧结机头灰不再直接配用，高炉布袋除尘灰经脱除锌后再回混匀料堆，根据循环物料的产量，均匀配吃，防止配料波动。提高本厂球团中MgO含量，确保高炉炉渣的镁铝比0.6-0.65%的范围，镁铝比提高以后，使高炉的排碱、排锌的能力得到提高，稳定的碱负荷、锌负荷使高炉炉况平稳，降低了风口的破损。此外2019年由于原料结构的变化，配用的焦炭品种比较固定，表3为高炉使用焦炭指标，可以看出，焦炭的冷强度和热态性能较好，尤其是干熄焦的使用，有利于煤气流的合理分布，炉况的稳定顺行，炉缸透液性提高，稳定的原燃料结构，良好的焦炭质量，提高了炉况稳定性，减少了炉况波动。

4   结语

（1）降低风口小套破损，不仅可以降低材料消耗，同时也减少了无计划休风更换小套对炉况的影响，有利于高炉稳定顺行，提产降耗。

（2）提高冷却水压，提高冷却水流速，当班期间及时调整喷枪角度及位置、更换磨损煤枪，保证煤粉射流不磨损小套内沿，提高小套耐磨性延长小套使用寿命。

（3）合理的造渣制度与热制度是高炉稳定顺行的保证，制定合理的操作制度，不仅会使煤气流分布合理，使炉缸活跃，同时减少渣皮的脱落，减少风口小套破损。

（4）优化原燃料结构，稳定的原燃料结构是炉况稳定顺行的保障，加强对原燃料冶金性能检测，认真跟踪记录原燃料有害元素入炉量，休风前定期洗炉排碱，保持合理的操作炉型，稳定煤气流，活跃炉缸，减少风口小套破损。

5  参考文献

[1]  周传典.高炉炼铁生产技术手册[M].北京：冶金工业出版社，2005.

[2]  张殿有.高炉冶炼操作技术[M].北京：冶金工业出版社，2010.