陳生利

（廣東中南鋼鐵股份有限公司，廣東韶關 512123）

摘要：韶鋼7號高爐（2200m³）2022年3月大修投產后3個鐵口出現較為嚴重的噴濺現象，造成出鐵時渣鐵流偏小，易導致高爐爐內憋渣鐵，影響高爐穩定、順行。后續采取了降低爐內壓差、優化高爐操業制度、鐵口壓漿、改善炮泥質量、重新制作鐵口泥套等措施進行綜合治理，取得了良好的效果，使鐵口噴濺問題得到了有效的控制，高爐鐵產量逐步由6800t/d提升至7200t/d以上水平，效果顯著。

關鍵詞：高爐；鐵口噴濺；壓漿

0  前言

韶鋼7號高爐有效容積2200m³，于2021年10月18日停爐大修，2022年3月31日點火開爐。高爐設南北兩個出鐵場，3個鐵口（南側兩鐵口夾角60°）。液壓炮和開口機異側布置。正常出鐵制度為南、北兩個出鐵口交替出鐵，另外一個修補備用（1#鐵口北邊修溝除外）。自該高爐投產后，鐵口出鐵噴濺問題嚴重，使爐內渣鐵不能及時有效的排放，直接影響高爐正常的生產，造成高爐產量低、消耗、礦耗高、環保等一系列問題。

1  鐵口噴濺的影響

1.1  影響爐外作業安全

韶鋼7號高爐高爐鐵口噴濺在鐵口出鐵過程中渣鐵流分散嚴重，出鐵過程中煙塵大，爐前除塵系統負荷過重難以及時排除，出鐵場煙塵污染嚴重，對環保管控造成很大的影響（見圖1），鐵口堵口后大溝兩邊渣鐵堆積嚴重，需24h安排專門的勾機隨時待命清理，大大增加了爐前員工的工作量（見圖2）；同時由于鐵口噴濺，爐前員工在鐵口周邊區域作業時安全隱患極大。

另外，韶鋼7號高爐鐵口區域采用圍蔽式結構，在鐵口長時間噴濺嚴重時，引起鐵口區域溫度高及部分鐵花飛濺到開口機、液壓炮油管上，造成開口機、液壓炮油管頻繁燒壞，對正常生產造成極大的困擾。使用高強度炮泥后噴濺有緩解但未從根本上解決。表1是使用高強度炮泥后鐵口噴濺情況。           

表1 使用高強度炮泥后鐵口噴濺情況

1.2 對高爐生產的影響

1.2.1 對高爐穩定性的影響

鐵口長時間噴濺會影響爐內渣鐵不能及時有效的排放，渣鐵難以出凈，高爐受憋，引起高爐壓差高且時有冒尖，需經常減風過渡，造成高爐加減風頻繁，高爐長期慢風作業（正常風量4900m³/min，實際4750m³/min），導致高爐風速低，鼓風動能小，風口回旋區窄，中心氣流不足，易造成高爐中心堆積，對高爐穩定、順行造成重大影響。

1.2.2 對高爐產量及指標的影響

鐵口長時間噴濺出渣鐵差，高爐經常減風，造成高爐冶煉強度降低，影響產量減少。因高爐長時間壓差高，高爐在操作上被迫采取降低礦焦比、小批重、發展中心氣流等措施改善高爐透氣性，造成高爐消耗高，技術經濟指標差，鐵口噴濺造成鐵損大，金屬收得率低，礦耗高。圖1是韶鋼7號高爐2022年4-5月礦耗趨勢，圖2是韶鋼7號高爐2022年4-5月金屬收得率趨勢。

圖1 韶鋼7號高爐2022年礦耗趨勢

圖2 韶鋼7號高爐2022年4-5月金屬收得率趨勢

2  鐵口噴濺的原因分析

高爐鐵口嚴重噴濺一般出現在大中修高爐開爐后，主要原因是耐材烘烤后產生的水蒸氣、爐內產生的煤氣通過耐材縫隙竄入鐵口孔道，使渣鐵在煤氣或蒸汽的巨大壓力下噴濺而出[2]。比較直接的原因有：

①7號高爐鐵口部位爐墻是采用碳磚和棕剛玉預制件整體砌筑而成（見圖3）,鐵口孔道橫向交叉方向上的磚縫以及鐵口孔道泥芯外環和碳磚之間搗打料致密程度差,是鐵口孔道產生竄風的主要因素；

②冷卻壁間的縫隙竄氣；

③風口各套與風口組合磚之間縫隙竄氣；

④爐缸耐材砌筑時灰漿不夠飽滿或者磚縫超標砌體間竄氣。

圖3 7號高爐鐵口部位碳磚及棕剛玉

2.1 冷卻壁之間縫隙

高爐冷卻壁間縫隙采用碳化硅搗打料填充，間縫隙狹小，內寬外窄。外側縫隙一般在 20～30mm，內側縫隙最大可至50mm，搗料施工非常困難。施工過程中采用手工搗打，密實度難以保證，開爐后碳化硅搗打料干燥收縮，出現較大縫隙，形成煤氣通道^[2]。

2.2 風口各套與風口組合磚之間縫隙

由于風口套為銅件，熱膨脹系數大。高爐投入生產后，受溫度影響，風口套及組合磚均會膨脹，為了保護設備，消除熱應力，風口套與組合磚之間需要填充緩沖泥漿，施工過程的細節控制不好，就會成為高爐煤氣泄漏的通道。

2.3 耐火砌體間縫隙

耐火磚之間需要用結合劑填充密封。如果灰漿不夠飽滿，磚縫就會超標，加之鐵口通道所選用的耐材比較復雜，碳磚和剛玉磚組合在一起，由于材料性質的差異，也給鐵口通道的密封帶來很大困難。

2.4 爐殼與冷卻壁間縫隙

在高爐砌筑時，爐殼與冷卻壁之間的縫隙，原工藝是采用鐵屑填充。由于這種施工方法費時費力，所以現工藝采用自流式耐火泥漿填充，烘爐期間采取壓力灌漿，以增加密實度。灌漿料的性能選擇不當或者施工方法不妥，均會造成冷卻壁與爐殼間存在較多的縫隙，加上爐殼鋼結構密封不嚴，常常會造成大量煤氣泄漏。圖4是鐵口出渣鐵情況受力分析圖，圖4是鐵口孔道竄煤氣示意圖。

圖4 鐵口出渣鐵情況受力分析圖

3  鐵口噴濺治理措施

3.1 降低高爐爐內壓差

韶鋼7號高爐開爐后風口面積為0.3321m²，2022年4月28日休風風口面積縮小到0.3265m²，確保高爐風速及鼓風動能，爐內采取高壓差（210KPa）、高頂壓(245KPa)操作，因熱風壓力、壓差高在一定程度上加劇了鐵口噴濺。

為解決鐵口噴濺對高爐生產造成的被動情況，煉鐵技術人員技術攻關，采取上、下部調劑的方式改善爐內氣流分布：

①擴大風口面積。至2022年10月，利用高爐休風機會，分三次將高爐風口面積逐步調整至0.3471m2，提高高爐入爐風量，活躍爐缸；

②使用長風口。利用高爐休風機會，分三次將小套長度為541mm的短風口全部調整為581mm的長風口，促進中心氣流暢通；

③由圓形溜槽改為方形溜槽，實現精準布料；

④優化布料制度。布料矩陣由“平臺+漏斗”改為“中心加焦”模式，改善爐況一方面穩定爐況，提高爐況的抗波動能力，另一方面減少高爐熱風壓力的波動，有利于減少鐵口噴濺，促進及時出干凈渣鐵。

3.2 優化高爐操業制度

為進一步緩解鐵口噴濺，爐內為爐外創造良好的出鐵條件，在確保高爐穩定順行的前提下，韶鋼7號高爐制定合理、科學的攻、守、退的操作制度，提高對高爐的管控水平：

①每班制定詳細的操業方針，值班工長嚴格執行好操業方針的同時，持續提高其精細化操業水平，精心操作，維護爐況的穩定；

②根據走料及爐況順行情況，風量盡可能維持在4900m3/min以上的水平，優先提升鼓風動能，保持爐芯、爐缸活躍；

③值班工長每班對理論堿度進行檢查、校核，同時加強爐溫管控的精準性：PT：目標1495℃～1535℃；[Si]：0.30～0.60%；R:1.20-1.27；[S]：0.020～0.035%。

3.3 鐵口壓漿

3.3.1 鐵口、風口區域壓漿

韶鋼7號高爐利用休風機會對風口、鐵口區域進行壓漿，消除風口各套與風口組合磚之間縫隙竄氣、冷卻壁間的縫隙竄氣原因引起的鐵口噴濺因素。具體如下：

①風口中套壓漿；

②第4層冷卻壁原有10個壓漿孔清通，進行壓漿；

③每個鐵口兩側各開2個孔壓漿；

④爐底1層冷卻壁下部開孔5個，將冷卻壁縫隙水排出。

3.3.2鐵口孔道在線壓漿

在正常生產時，通過鐵口孔道壓漿方式，將軟質壓漿料壓入鐵口孔道，堵塞煤氣通過爐缸耐材竄入鐵口孔道的縫隙，從而降低鐵口噴濺現象。步驟如下：

①正常生產期間拔炮后重新裝炮后掏空泥炮前段600mm左右空間，裝入自流修補料(15-20Kg)；

②炮口最前段預留80mm用炮泥堵上，用小鉆頭Φ50mm鉆鐵口至紅點然后堵口打入炮泥，30min左右拔炮；

③在線壓漿可根據實際鐵口噴濺情況靈活操作。圖11是液壓炮裝軟質壓漿料示意圖。

3.4 改善炮泥質量

高爐堵口炮泥作為高爐堵鐵口的材料，其質量好壞直接影響鐵口的壽命及出鐵狀態，好的炮泥既能防止鐵口跑大流、泥潮、鐵口噴濺等不利影響，又能保證炮泥硬度適中，鐵口好開好維護。對鐵口炮泥的質量要求：要有足夠的耐火度，合適的氣孔率，以及抗鐵水沖刷、侵蝕能力強，同時要有好的透氣性，易于烘干不裂，燒結性能好，強度高，開口性能好，污染小，有好的可塑性^[1]。

韶鋼7號高爐鐵口噴濺對高爐正常生產影響大后，經煉鐵技術人員評估決定將常規炮泥改為高強度、高馬夏值炮泥。通過試用瑞爾高強度炮泥后效果明顯，噴濺現象改善，在這種情況下，在治理鐵口噴濺前期使用瑞爾高強度炮泥，逐步采取相關治理措施后過渡到瑞爾高強度炮泥加瑞爾常規炮泥，治理后期使用瑞爾常規炮泥，通過對炮泥質量的改善及不同時期炮泥的搭配使用，對治理鐵口噴濺起到了積極的促進作用。

3.5 重新制作泥套

2022年5月，韶鋼7號高爐利用長時間休風機會，將3個鐵口均重新做泥套，消除因泥套原因引起的鐵口噴濺因素。主要步驟如下：

①拆除鐵口框架保護板，清理鐵口到碳磚之間所有耐材；

②鐵口用Φ50mm鉆頭鉆至1700mm位置并吹掃干凈；

③在鐵口框架上焊接厚度δ30mm鋼盲板并在盲板上開設兩個Φ30mm,壓漿孔利用壓漿孔壓入流動性好滲透性強的碳質壓入料；

④初凝后清理至碳磚的壓入料，原樣恢復鐵口保護板，澆注泥套。圖6是制作泥套示意圖。

圖5 制作泥套示意圖

4  治理效果

韶鋼7號高爐大修后于2022年3月31日點火開爐，開爐后鐵口持續噴濺，通過以上幾個措施的實施，2022年9月下旬鐵口噴濺情況得到有效控制，鐵口噴濺現象得到控制后高爐產能得到釋放，2022年12月高爐產量升高（產量由6800t/t提升至7200t/d），消耗下降（燃料比由515kg/t下降至510kg/t）。圖7是治理后產量、礦耗趨勢圖。

圖6 產量、礦耗趨勢圖

5  小結

（1）高爐煉鐵生產是一項非常復雜的系統工程，屬于“黑匣子”操作，而鐵口噴濺是高爐大中修后現場常見的問題。

（2）2022年3月31日韶鋼7號高爐開爐后，3個鐵口長時間噴濺，韶鋼煉鐵技術人員使用新技術、新工藝，通過上述多種措施快速的治理鐵口噴濺，2022年10月上旬鐵口噴濺情況得到有效控制，爐況轉入穩定順行，鐵口噴濺現象得到控制后高爐產能得到釋放，高爐產量升高，消耗下降。

參考文獻

[1] 周傳典.高爐煉鐵生產技術手冊[M].北京：冶金工業出版社，2002.8 302-305

[2] 劉書平，衛鋼. 煉鐵[M]煉鐵編輯部，2013.4  50-52