中国炼铁网移动版

酒钢7号高炉(2500m第二代)于2020年6月30日投产,炉缸直径11100mm,风口26个,间距1341mm。7号高炉开炉以来,长期面临风口破损问题,尤其是在原燃料条件变化、炉况波动、高炉检修炉况恢复阶段,易出现风口破损加剧。2021-2022年,累计破损风口326个。为此,分析了风口破损机理及原因,并采取了相应的治理措施，

风口破损状况、机理及原因1

1.1 风口破损状况

(1)风口破损数量。7号高炉2021年累计破损风口159个,2022年累计破损风口167个。2021年,风口破损数量较多的为5、6、9、10月,分别破损37、23、31、26个(见图1):2022年风口破损数量较多的为4、5、10、11月,分别破损 19 、37、14、17 个。

(2)风口破损频次及破损部位。为分析风口破损频次与圆周方向分布的关系,对单个风口的破损次数进行了统计,2021-2022年7号高炉风口破损次数分布如图2所示。由图2可以看出,破损次数较高的(8次以上)风口分布在4~6号、10~12号15~22号、24~26号风口区城。

为研究7号高炉风口破损原因,对风口破损部位进行统计,2021-2022年.7号高炉风口不同部位破损比例如图3所示。由图3可以看出,风口下部

(1)高炉内渣铁不能及时排出炉外,导致炉内渣铁存储空间减少,从而引起炉料透气性下降。因渣铁的不均匀、不及时排出,在出铁前后,炉内料速极易变化,难行、崩料、低料线导致渣皮脱落,脱落的渣皮引起风口区域冷却设备热负荷波动,增加了风口破损的机率。

(2)低炉温低碱度,炉渣熔点低,成渣时间早:高炉温高碱度,炉渣熔点高,成渣时间晚。炉渣碱过高或过低,都会使炉渣黏度增加,影响料柱透气

破损比例最高,2021年和2022年分别为57.23%665.27%,其次为前端内破损和上部破损,存在风口磨漏、本体烧损和本体龟裂的现象。1.2 风口破损机理

炼铁相关专家[-3]和国内钢铁企业[4-5]的研究表明,风口破损机理为风口受热超负荷,冷却介质难以及时导热,从而导致风口套温度高于铜质固液相反应的界限温度(700℃)当达到铜剧烈氧化的界限温度(900℃)时,风口很快在高温高压下烧坏漏水。主要原因有以下几个方面:

性,容易烧损风口[6]

(3)高炉边沿气流过度发展,生成的渣铁量大相较于正常情况,渣铁更易沿炉墙下滴,当有少量的渣铁滴落在风口上部时,就会造成风口破损7,这种原因造成风口前比较频繁的生降现象。另外.边沿气流过分发展,往往造成炉腹处渣皮不稳,频繁脱落,脱落的渣皮顺炉墙而下,大量未充分预热的渣块在风口前熔化,使风口前温度迅速降低,渣铁流动性变差,不能迅速渗透进炉缸而积聚在风口前,使风口破损。

(4)高炉炉缸堆积,无论是中心堆积还是边沿堆积,都会造成炉缸容积变小[6]。炉缸堆积后,渣铁面将比原来升高,高炉就会表现出压量关系紧张料速不均匀等现象,炉内渣铁就容易将风口烧损炉缸堆积后,高炉死焦堆透液性变差,致使风口前有渣铁聚集,从而烧坏风口。

(5)高炉热制度波动,高炉炉凉后恢复炉况常常造成大量风口破损。其主要原因是炉缸死焦堆透液性差,渣铁不能及时渗透到炉缸,在风口前聚集导致风口破损。这种原因造成的破损,破损部位一般多在风口下部。

(6)高炉鼓风动能不足。高炉长期减风,风量小,在进风面积不变的情况下,风口回旋区变小,渣铁就可能烧损风口前端。

(7)高炉喷吹时,煤粉从喷枪进入吹管,经过风口进入高炉,如果喷枪不正,容易磨损风口。

(8)风口结构不合理会造成风口本体受热不均匀,热负荷高的部位容易烧损。风口铸造质量不合格,在风口本体受热时,出现风口龟裂现象,增加风口破损几率。

1.3 风口破损原因

(1)风口破损与送风参数的关系。2021-2022年.7号高炉送风思路由“小面积、短风口”调整为“大面积、长风口”,旨在稳定边沿气流、治理风口破损。主要送风参数及风口破损数量见表1。由表1可以看出“小面积、短风口”送风参数下,风口破损数量明显增加,在逐步增加送风面积和风口长度后风口破损数量有所下降,说明“大面积、适宜风口长度”送风参数有利于治理风口破损。

2021年9月,3号、4号干熄焦设备检修23天

2022年9月干熄焦设备检修41天,高炉炉况顺行状况变差,风口破损加剧。2022年5月,因高炉布料溜槽托架变形,布料角度失真导致炉况失常,检修后炉况恢复阶段风口破损加剧。

(2)风口破损与鼓风动能的关系。2021-2022年,由于设备故障、长期检修、堵风口限产、炉况调整等因素,7号高炉鼓风动能不稳定。风口破损数量及鼓风动能的变化如图4所示。由图4可以看出风口破损数量与鼓风动能存在对应关系,鼓风动能下降,风口破损数量增加,7号高炉鼓风动能>120kJ/s时,风口破损数量相对较少。

(3)风口破损与热制度稳定性的关系。热制度的稳定主要体现在生铁[Si1和铁水温度的稳定，因此选用生铁[Si]偏差表示热制度的稳定性,2021-2022年,风口破损数量及生铁[Si]偏差的变化如图5所示。由图5可以看出,随着生铁[Si]偏差上升风口破损数量呈上升趋势,说明热制度波动时,风口破损加剧。

(4)风口破损与燃料质量的关系。2021-2022年,7号高炉因3号、4号干熄焦设备3次检修,以及2022年9月以来干熄焦设备检修41天,入炉焦炭质量明显劣化(见表2)。7号高炉炉况稳定顺行程度下降,风口破损数量呈上升趋势。

(5)影响风口破损的其他因素。2021-2022年,部分破损风口存在内壁损、龟裂现象。高炉喷枪位置不正,喷吹煤粉冲刷风口内壁,以及个别批次风口铸造质量存在问题,也是造成风口破损的原因，关于风口设备分区域破损频率高的问题，主要原因是局部区域风口直径和风口长度大幅度调整后,高炉风口回旋区或边沿气流变化所致。

风口破损治理对策风口回旋区长度计算公式!9:D:=0.88+0.92x10-E-0.31x10-P-/n+L(1)

式中E鼓风动能,kJ/s;Pc喷煤量,kg/h;

n--风口数量,个;

L--风口伸入长度,m。风口回旋区占比计算公式:„=[πR’-π(R-D )² ]/πR?式中 R--炉缸半径,m;

(2)

D:---回旋区长度,m。依据式(1)式(2)计算酒钢1号2号、7号高炉风口回旋区长度及面积占比,结果见表3。

从表3可以看出,7号高炉风口回旋区长度及面积占比均最小,炉缸活跃性低,因此治理风口破损的关键在于活跃炉缸,通过采取提高鼓风动能和增加风口长度等措施,增加风口回旋区长度及面积占比。

通过对比7号高炉使用的风口设备结构,发现各个厂家的风口结构不同,尤其是在风口内壁、前端耐磨层厚度及风口前端倒角尺寸上差异明显。为此,在风口结构方面逐步统一各厂家风口设备尺寸，将风口前端热面倒角半径统一至20mm,消除风口破损影响因素。

风口冷却水进水管角度由5°调整为6°.降低风口设备内水流阻力,提升冷却效果:同时,平衡风口冷却水量,将冷却水量差异较大的风口设备作为平衡对象,通过调节进水阀等措施,使每个风口的冷却水量均匀至 35~40m'/h。

(1)送风制度调整。2023年以来,适当增加送风面积稳定边沿气流,送风面积维持在0.343~0.345m’,风口长度由 550 mm增加至 553 mm,通过提高人炉风量使鼓风动能维持在115~120kJ/s。

(2)热制度和造渣制度调整。将生铁[Si]的控制上限提高0.05%,稳定热风温度在1200℃,保证铁水温度>1500℃的比例在90%以上。同时,为适应高钛料和高炉排碱,将炉渣二元碱度降低0.01~0.02.

(3)原燃料条件变化应对措施。干熄焦设备检修期间,一是通过减小焦炭负荷、改善料柱透气性:维持风量和鼓风动能稳定,以保证炉况顺行:二是下部送风制度仍以稳定边沿气流为主,减少崩滑料引起的炉料生降,稳定风口区域热负荷。

完善喷枪管理

完善喷枪巡查管理制度,进一步明确并统一喷枪管理标准。每次检修送风后,组织岗位人员对喷枪进行检查确认,及时调整喷枪位置,杜绝或减少喷吹煤粉磨损风口设备。

风口破损治理效果

通过实施以上措施.2023年以来.7号高炉风口破损数量明显下降(见表4)因更换破损风口造成的高炉非计划休风次数大幅减少,风口破损得到有效治理。

结 语

(1)酒钢7号高炉风口破损形式主要为下部破损,其次为前端内圈破损和上部破损。减小送风面积 、缩短风口、降低鼓风动能、生铁[Si]波动 、焦炭质量劣化均导致风口破损加剧。

(2)可通过采取提高鼓风动能等措施增加回旋区长度、提升回旋区占比,改善炉缸活跃性,治理风口破损。