杨康  邱全

（红河钢铁有限公司 云南 蒙自 661100）

摘 要  风口是高炉送风系统的关键部件，延长风口寿命对高炉的稳定顺行有着十分重要的意义。红钢1350m³高炉自2015年12月29日复产以来风口烧损频繁，风口寿命远低于国内国外长寿型风口1年以上的使用寿命。这导致休风率高达1.62％，严重影响高炉的正常操作，本文通过对风口上翘炉体上涨、风口中心线与煤枪夹角过大、原燃料、操作制度等造成风口烧损原因进行分析，制定相应对策，延缓了风口破损。

关键词  高炉  风口  损坏  对策

红钢1350m³高炉设22个风口，1个事故渣口。自2015年12月29日复产以来至2018年1月29日，共有57个风口烧损。风口烧损频繁，导致风口寿命只有3-4个月，远低于国内国外长寿型风口1年以上的使用寿命。这不仅严重影响高炉的正常操作，也影响了高炉生产各项技术经济指标。因此，系统分析高炉风口损坏原因并采取针对性措施，延长风口寿命对高炉的稳定顺行、指标改善有着十分重要的意义。

1  风口烧损原因分析

1.1 高炉风口上翘和炉体上涨

风口上翘和炉体上涨原因是炉缸内耐火砖上涨造成，尤其是风口附近的组合砖因碱金属和Zn蒸汽传入砖体和砖缝中引起的膨胀。由于高炉炉底由钢板固定，炉砖只能向上膨胀，推动风口上翘和炉体上涨（图1），更换上翘风口时，发现风口附件的组合砖中有大量的液态和固态的Zn流出。因此，要控制Zn总入炉量，Zn输入量应在国家标准范围内（0.15~0.2kg/tFe）。红钢从317#到331#料堆，平均Zn负荷=1.09kg/tFe，最大1.40kg，最小0.85kg，远远超过国家标准。

红钢炼铁厂每半个月对炉体上涨进行监测，以渣口方向为0°，分别在西铁口90°，主皮带方向180°，东铁口270°分别在十字测温平台和热风围管平台设置8个炉体上涨监测点。经测量，从2015年12月29日复产至2017年12月19日，测量结果如表1：

1350m³高炉风口安装角度为斜7°，风口上翘变形后，风口几乎处于与风口中心线水平。风口上翘变形将回旋区形状发生畸变。当风口水平安装时，即风口角度为0°时（基准角以斜7°为标准角）。对风口小套上涨进行实时监测，根据正切值函数计算风口小套上涨角度α。风口上翘测量方法如下式：

Tanα=b/a

b=风口中套下侧点位移-（左侧点位移+右侧点位移平均值）/2

a=风口中套外沿半径

回旋区体积减小，风口前端底部的回旋区过小时，进而使风口前端底部与渣铁接触，导致风口烧坏，风口体积的缩小也使整个风口前端与高温炉料和渣铁接触的几率增加。高炉风口上翘和炉体上涨主要烧损小套的下沿和前端。

1.2  风口中心线与喷煤枪夹角过大

风口中心线送风支管与喷煤枪夹角设计为13°（图2），首次安装时，煤枪在小套的中央，当炉体上涨和风口上翘时，小套前端趋于水平，煤枪和吹管不动，风口小套与煤枪前端极易靠近，受煤粉的冲刷次数增多，风口内磨损，煤枪的位置长短极易造成插入角过大，造成高速煤粉射流持续冲刷风口内壁或焊缝，易冲刷成槽，造成风口损坏。

1.3  原燃料质量下滑

由于地理位置条件限制，红钢全部使用外购焦，基本使用三种焦炭：贵州水城的天能焦（水熄焦，干熄焦），云南师宗焦，云南派盟焦。开炉初期50％天能干熄焦+50％师宗焦，后期由于资源限制，更换为20％天能干熄焦或派盟焦+80％师宗焦。几种焦炭分析见表2：

2018年1月20号后炉底中心呈下降趋势，出铁侧与铁水物理热指数（Ktp）不匹配，炉缸工作不均匀，时而东边铁水多，时而西边铁水多，渣铁排不尽，特别是全部使用师宗焦后，焦炭的冶金性能变差。反应性只有31-32.02，反应后强度57.97-59.06。焦炭下达到炉缸后，料批经过6天的置换后，作用减弱，导致炉缸死焦堆透液能力下降，滴落带下落的渣铁不能及时穿透过死焦堆渗透到炉缸底部，渣铁易在风口前端堆集，铁水接触到风口前端，风口热元素瞬间超过所承受的能力，造成风口下沿烧坏。

1.4  操作制度

（1）热制度和造渣制调整不当。工长负荷调整不及时，生铁中[Si]波浪式波动，炉渣碱度偏高、偏低造成渣皮异常波动，水温差2-3℃的波动（正常3.5-4）引起渣皮脱落，致使风口上端区域熔损。其次边缘气流过分发展也可能引起渣皮不稳定，烧坏风口。

（2）送风制度不适应炉况时也会烧风口。风量与炉料柱透气性不适应，中心气流不畅时，风口回旋区变短，气流极易向边沿发展，引起渣皮波动频繁，料面翻，极易在料柱疏松的部位出现管道行程，在管道方向炉料得不到充分的还原预热而进入炉缸，降低炉缸温度致使在风口区域堆积，很难通过死焦堆，极易烧坏风口下部和风口中套。

（3）渣铁排不干净或不及时

出铁不及时或排不净是风口损坏又一原因。红钢3#高炉2018年1月29日更换5个风口，复风后，接着又烧坏6#风口（只能减水养）。在复风后，由于减水比较多，炉缸易形成局部堆积，炉缸不活跃变小，如渣铁，特别是冷渣铁不及时排除导致在炉缸聚集。累计一定量，与风口下端接触，烧坏风口。当炉缸不活时，出渣铁尤为重要，缩短出铁时间，乃至零间隔出铁，排尽渣铁，尽快恢复炉缸，特别在计划检修和非计划检修复风时，尽快打开铁口，把煤气引向铁口，形成通道，把冷渣铁引向炉缸，排出部分冷渣铁，腾空炉缸，为高炉恢复赢得时间。

（4）风口冷却强度不够

①3#高炉高压水设计两台高压泵，分别配套一台流量为935m³/h，扬程140m，电机功率450kw，效率80％水泵，另一台节能泵750m³/h，扬程110m。高压水按设计，供炉顶洒水和炉顶十字测温、风口小套和渣口四套。随着时间推移，炉顶十字测温取消，高压水只供风口小套和风口四套。按现行泵运行情况，泵只能供800m³/h，水压1.3MPa。风口小套和渣口四套内壁直径均为DN32,经计算，V=Q/S=12.226m/s，那么经过小套前端水流速过低，过少，低于设计14m/s，带走的热量少，冷却强度不足，降低了小套的使用寿命。国内大中型高炉保证风口前端流速不低于15m/s，有的已经达到17m/s左右，风口前端冷却能力得到了进一步提升，有利于延长风口寿命。

②风口前端伸入炉内，工作环境十分恶劣：承受1200℃高风温，外表面承受2000℃左右高温辐射。红钢3#高炉风口小套水温差5-6℃，远远高于其他钢厂2-3℃，这是风口破损原因之一。

2  减少风口损坏的对策

(1) 减少煤枪插入角度与风口中心线角度，由原来的13°减至11°。提高煤枪质量，煤枪的长度适当加长，由原来270cm加长至280cm，减少煤粉高速射流对风口小套内壁冲刷。

(2) 根据高炉生产实际采用适当的堆料硬质合金等表面处理技术，增强风口抗热冲击，抗磨损能力，保证较高的铜材纯度，采用先进的制造工艺，减少裂纹，夹渣等缺陷，提高风口焊接质量。

(3) 改善原燃料质量。在精料无法保证的情况下，采取稳定焦炭结构的配比，从而稳定焦炭冶金性能，减少因品种及配比变化所带来的炉况波动，稳定焦炭骨架，保证焦炭料柱具有较好的透气透液性。

(4) 提高风口的冷却强度，提高高压泵的供水能力和流量，保证水量经过风口前端流速不低于15m/s，小套水温差在3-4℃之间。

(5) 控制高炉碱金属负荷，Zn负荷，定期对风口进行测量，并及时更换上翘风口。

(6)优化操作指导及炉前制度。铁水温度控制标准1450℃-1470℃，铁水中[Si]含量0.15-0.35％之间大于90％，减少高炉出铁间隔时间，甚至零间隔出铁，见渣时间大于75％，提高渣铁流动性，提高MgO/Al2O3比，及时出尽渣铁，活跃炉缸。

3  结语

(1) 碱金属Zn负荷过高入炉，导致风口中套和风口变形上翘引起的风口烧损，要严格控制碱锌负荷；

(2) 及时调整高炉操作制度，保证有机气流，利于有害碱金属Zn的排出，逐步提高MgO、Al2O3，改善高炉渣流动性，利于排碱；

(3) 改善焦炭质量，提高料柱透气性，改善死料堆的透液性，减少炉缸堆积烧坏风口；

(4) 完善风口巡检制，减少因煤粉磨坏的风口而带来的非计划休风；

(5) 风口损坏时，高炉管理者应及时查找原因并采取相应措施，减少风口漏水对高炉操作的影响。

4  参考文献

[1] 杨雪峰 储满生 王涛，昆钢2000m³高炉风口上翘原因分析及治理[J]，炼铁 2005.24.

[2] 杜屏 赵华涛 魏江超，沙钢2500m³高炉风口烧损的原因及对策[J]，炼铁 2013.2.

[3] 李迎利 徐俊杰 耿敬涛 杨志功，邯钢7号高炉风口频繁损坏的原因及对策[J]，炼铁 2017.5.

[4] 张寿文集[M]，冶金工业出版社，2017.1.