高炉炉缸堆积的预防及处理

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邯钢7号高炉有效容积2000m3，2002年1月24日后，出现 炉缸堆积。风口大量破损，至 I月30日，高炉坏风口到17个 [3]。水钢2号高炉1200m3，因炉缸堆积，风口频繁破损，最 终造成炉况严重失常。风口频繁损坏，加剧了炉缸堆积，恢 复炉况用了44天时间，恢复期间共损坏风口158个，风口二 套18个，风口大套1个。炉况恢复的艰难程度及风口、冷却 设备损坏之多，在全国大、中型高炉炉况失常恢复及处理事 例中是少有的[4]。
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3，处理 炉缸堆积是炉芯带焦炭透液性及透气性恶化的结果，导致 透液性及透气性恶化的原因，或者是焦炭质量太差，恶化了 炉芯带的透气性，或者是炉芯带温度降低，导致进入炉芯带 的渣铁粘稠，不能顺利的下降。
堆积的决定性因素。处理炉缸堆积，首先要分析产生的原 因，针对处理。
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3，处理 3. 1，提高焦炭质量 3. 2 利用上下部调剂，处理炉缸堆积 2 .3 减少慢风、停风及漏水 3. 4 严重堆积，用锰矿洗炉 3. 5 改善渣铁流动性
4，预防措施 参考文献
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高炉炉缸是高炉生产的“发动机”，焦炭及燃料在这里燃烧， 产生上升的还原气体，使含铁矿物还原成金属；而焦炭燃烧产 生的空间，为炉料下降，创造了条件。炉缸工作，非常重要， 一旦失常，必给生产带来严重影响。 在高炉日常生产过程中，炉缸失常经常发生的就是炉缸堆积 。堆积初期，对生产影响较小，往往被忽略，一旦影响生产， 堆积已较严重，如再延误，必将给高炉生产带来严重损失，我 国很多炼铁厂有过惨痛的教训[1-5][10-16]。
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第二步，执行第一步后，如系不动风口，应立即采取布料调 剂。按边缘、中心煤气分布的实际状况，做出全面地分析，准 确决定煤气分布的真实支配因素，通过煤气分布（现在拥有煤 气径向测定CO2分布的高炉很少）、十字测温（炉喉径向温度 分布）、炉顶温度、炉喉温度、炉喉成像气流显示、各风口 “生降”及炉身温度分布（热电偶测量结果、冷却壁水温差分 布或冷却器水温差分布）等，综合判断，慎重得出处理决定， 进行装料方式的改变。
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1.炉炉底、炉缸温度下降 炉底温度不断下降。如边缘堆积，除炉底温度下降外，炉 缸边缘温度、冷却壁水温差及热流强度也同时降低。对于大 高炉堆积初期，由于铁水温度高，炉缸堆积后，边缘温度一 般不降低，有时因边缘发展，炉缸边缘温度反而升高。在堆 积严重时，因风量下降，边缘温度、冷却壁水温差及热流强 度，也会下降，但不会有小高炉那样的下降幅度。 马钢一高炉炉缸边缘堆积，炉底第四层(7768mm)温度从 l0月上旬的545 ℃下降至11月4日的501℃，如图5所示[2]。
本钢5高炉堆积期间，风口大量破损，1990年1-3月，损 坏风口222个[5]。
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2.6， 高炉顺行较差 高炉顺行变差，严重时管道、塌料不断。渣皮脱落、悬料等 也时有发生。因为塌料、悬料，亏尺加料会经常出现；由于高 炉顺行不好，在中心堆积时，高炉不可能维持全风。
上面所列炉缸堆积现象，在发生初期，并不明显，即使堆积 已经严重，也不是所有特点，均充分明显表现，这也是炉缸堆 积难以及时发现地原因。 当风口频繁烧坏时，已经处于炉缸严重堆积状态，必须坚决 处理。
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图2，软融带温度分布 （用测温片测定）[8]
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当风口区以下的炉芯焦温度低于1400℃，炉渣或铁水不能顺 利流动，不断停滞在炉芯焦中，使后续滴落的铁渣不能顺利的 穿过、下落，这个区域是不活跃区。 渣铁仅在温度较高的区域正常通过，此时，炉缸透液性较差。 如透液性较差区域扩大，就形成炉缸堆积。所以，炉缸堆积与 炉冷不同，与炉缸冻结，是两回事。
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炉渣带铁较多，放渣易烧坏渣口。边缘堆积，很少放出上渣； 中心堆积，很易放出上渣。 沙钢1号高炉炉缸堆积时，“同一炉铁前后温差大，渣铁流 动性变差，…渣口放渣易带铁，渣口小套、渣槽易烧坏，炉缸 安全容铁量变小，12月5日中班第一炉铁打开稍迟，17：25渣 口中套、大套之间跑渣铁、烧坏大套，造成休风16小时，损失 较大”[1]。
高炉炉缸堆积的预防及处理
刘云彩 （原 首钢总公司总工办）
1，炉缸堆积的实质 1.1，炉芯带特点 1.2，炉缸堆积的本质 2，征兆 2.1 压、量关系及温度下降
2. 4， 煤气分布特点 2. 5， 风口工作及风口破损 2. 6， 高炉顺行较差
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炉缸堆积，多半发生在中心部分。特别是由于慢风 引起的堆积。 有的高炉，炉料条件较好，特别是焦炭强度很好。 虽已形成边缘堆积。因为焦炭及含铁矿物强度和粒 度较好，高炉透气性及透液性都好，高炉鼓风量容 易保持正常全风水平，因此，很多炉缸堆积的常见 特征，有些与风量有关的现象，很不明显，但必有 几项堆积特点表现出来，如炉底温度降低及风口破 损等。
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图1，炉缸工作示意图
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1. 2，炉缸堆积的本质 高炉解剖证明，矿石大约在900℃左右开始软化，1000℃左 右开始软融，1400-1500℃开始滴下（图2）。由于矿石成分不 同，滴下温度也不相同， 大约1400℃可能是滴落的温度下限。在风口区以下，因焦炭 及喷吹燃料燃烧后，灰分进入炉渣，滴落的炉渣成分改变，熔 化温度会有变化， 从高炉末渣分析，低于1400℃，炉渣难以在炉芯焦中，自由 流动。
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炉缸堆积，首先反映在风量、风压上：出铁堵口后，风量逐 渐降低、风压逐渐升高；打开铁口后，风量逐渐增加，风压逐 渐下降。周而复始，形成周期性波动。 下料速度,和风量波动同步，出铁时，料速快，堵口后，料 速渐慢。高炉越小，表现越明显。
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沙钢1号高炉（380 m3），“ 出铁前发生憋压现象，出铁后 风压下降，铁前料慢，铁后料快”[1]。马钢2500 m3高炉， “铁前风压易突升。炉缸工作正常时，风量为4000m3/min， 铁间隔80分，风压不上升。10月份中、下旬出铁间隔大于50 分，就出现憋风或风压先下行后陡升的现象”[2]。
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有些厂不重视焦炭，或处理堆积以后，再次使用质量低 劣的焦炭，结果，已经处理好的炉况，重新恶化，炉缸堆 积再次降临。“水钢2高炉炉况恢复期间，…高炉每次休 风在卸下破损风口时，便有大最碎焦末滑下。从风口、南 渣口、铁口所取焦炭样筛分，小于10 rnm的粉末占62.5% 一72.9%。风口带以下的焦炭破碎到这种程度，在我厂高 炉30年的生产历史中，从未有过。正是由于焦炭质量差， 才导致炉缸严重堆积”[4]。水钢2号高炉恢复的前期，未 充分认识到炉缸堆积的严重程度，认为只要有炉温基础， 炉况的恢复则可加快。 结果导致风口打开又坏，换后又坏的恶性循环。风口破 损后，不可避免地要向炉缸漏水，加剧炉缸的堆积，更增 加了炉况恢复的难度。处理由于焦炭质量差导致的炉缸堆 积的主要措施是尽快改善焦炭质量， 停用强度差的焦炭。用强度好的焦炭，置换炉缸堆积的 碎焦炭，形成新的炉缸炉芯焦，逐步提高焦炭层的透气性 和透液性，避免风口的频繁破损，是十分重要的[4]。
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3.2 利用上下部调剂，处理炉缸堆积 炉缸堆积初期，如煤气分布显示出边缘或中心过轻（发展 ）或过重（堵塞）,应通过分析查明原因，用上下部调剂处理 。
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判定堆积初期，主要是： A 风口未出现连续烧坏； B 炉底温度未出现大幅度下降； C 顺行未严重恶化，高炉尚能维持 较高风量水平。
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处理的过程如下： 第一步：比较风口实际风速，是否在正常波动范围内。如相 去不远，可不动风口。 如风速过低，而风量 水平接近正常水平，可缩小风口；如 风量水平低于正常水平很多，应临时堵风口，以提高风速。风 速是保持高炉正常生产的必要条件。 过低或过高的风速，都会破坏顺行，正常风速，是其他参数 不能代替的。
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3.1，提高焦炭质量 焦炭是高炉料柱的“骨架”，是构成炉芯带最基本的固体， 虽然不是唯一的。它的空隙度，很大程度上，决定于焦炭质量 、特别是焦炭热强度。实践证明，很多炉缸堆积、特别是炉缸 中心堆积，多半是焦炭质量恶化引起的。预防堆积和处理堆积 ，使用优质焦炭，是非常必要的。
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图4，炉芯带焦炭温度与下料指数的关系[9]
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从图中看到，当炉芯焦温度低于1450℃，高炉利用系数下 降，从炉芯焦的样品中发现粘稠的渣、铁熔融物，流动性极 差，炉芯带的透气性及透液性因此遭到破坏[9]。
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2，征兆 2.1 压、量关系及料速
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大高炉，每天出铁时间接近1440分或多于1440分，即随时 有一个或两个铁口出铁，在此情况下，高炉产生的铁水和铁 口排出的铁水大体平衡，风量与风压的关系及料速等参数， 看不到出铁的影响。但炉缸堆积的特点还是明显地表现出 来，各铁口排除渣、铁的比例不同，有时一个铁口出铁很多， 而另一铁口打开就排渣，说明炉缸工作不均，如经常出现， 是大高炉炉缸局部堆积的重要表现。
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图5，炉底炭砖四层温度趋势
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沙钢一高炉，正常生产时炉缸砖衬上层温度分别是:584 ℃ , 506℃ , 461℃ , 489℃，失常后，下降到1℃,483℃ ,421℃ ,433℃； 炉缸下层温度由414℃ , 475℃ , 444℃ , 345℃下降到402、 456℃ ,395℃ .319`℃[1]。
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2.2,铁水及炉渣特点 出铁过程中，如系中心堆积，铁水渐出渐凉；边缘堆积相反， 铁水渐出渐热。 只要炉缸堆积，不论边缘或中心堆积，铁水Si、S波动，均超 过正常水平。炉缸堆积，铁水含S偏高。如系多铁口，各铁口 间的铁水成分，也不均匀。高炉越小越明显。 对于中小高炉，当炉缸堆积严重时，铁水、炉渣粘稠，铁 水粘铁沟、粘铁水罐。铁水罐运行周期短，因此铁水损失严重 。大型高炉，由于铁水温度经常在1500℃左右，铁水流动性一 般影响很小。
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1，炉缸堆积的实质 1.1，炉芯带特点
高炉解剖表明，高炉软融带以下，主要是固体焦炭及滴落的铁和 渣，因主要处于炉缸中心区，所以叫炉芯带。也有人叫滴落带。风口 前是回旋区。焦炭及喷吹燃料在这里燃烧，大量焦炭从回旋区上方进 入，补充燃烧的炭，而中部的焦炭，长期以来，人们认为是不动的， 所以过去习惯叫“死料柱”。通过多年的研究，已经明白中部的焦炭、 从风口以下到炉底，缓缓地进入回旋区，有机械运动，也有化学反应， 对反应进程，目前尚未完全清楚。“走”完这段路程，大约需要一周 到一个月，虽然从炉底到风口氧化区最远不过几公尺。图1是炉缸工作 示意图。软融带以下是炉芯带。炉芯带充满固体焦炭，这部分焦炭叫 炉芯焦。炉芯带的空隙度大约在43—50%之间。空隙中有部分滴落的 铁和渣，向下流动。风口区燃烧形成的煤气，穿过炉芯焦向上运动。 铁水和炉渣在下边汇聚，铁水部分沉到炉底，将炉芯带的焦炭浮起来。 部分下降的铁、渣，存于炉芯焦中，出铁或放渣时，铁渣穿过炉芯焦 流出。随着铁水的流出炉缸，炉芯焦下沉。所以炉芯焦因出铁影响， 不断升降。铁水和炉渣能顺利的穿过炉芯焦，是铁渣流出炉缸的保证 [6][7]。
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2.4， 煤气分布特点 中心堆积，边缘煤气发展，即边缘煤气CO2含量很低或边缘 煤气温度很高。 边缘堆积则相反，边缘温度较低，中心煤气温度很高。
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2.5 风口工作及风口破损 风口圆周工作不匀，部分风口有“生降”现象，从风口能 看到未充分加热的黑焦炭，在局部风口前通过。边缘堆积， 风口前很少涌渣；中心堆积，风口前容易涌渣，严重时因灌 渣而烧坏吹管，时有发生。
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炉缸堆积，是炉缸局部透液性不佳的结果，当然，透液性不 好，煤气也较难穿过。日本一座高炉通过风口测温、取样，在 炉缸活跃或堆积的情况下， 得到图4、图3 的结果。从中可以看出，炉缸堆积的本质。
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图3，高炉利用系数与焦芯带焦炭温度的关系[9]
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