关于高炉出铁口泥包形成与维护方面的研究

关于高炉出铁口泥包形成与维护方面的研究高新运贾广顺杜敏庆李丙来肖海龙(济钢集团有限公司炼铁厂，济南 250101)摘 要本文通过长期的炉前操作实践，结合具体感受认识，着重进行了高炉铁口（即高炉出铁口）泥包形成原理以及打泥操作控制和合理打泥量计算方法进行了研究，同时也对一些基本概念进行了定义，但没有涉及炮泥质量和炮泥成分等问题，单纯旨在提高炉前操作人员基本知识水平和操作技能，引导炉前操作人员在保证铁口合理深度前提下节约使用炮泥，降低炉前生产成本，减少环境污染。

关键词 高炉铁口泥包打泥量Research of Maintenancing on the Clay Pack Used inIron Notch of BFGao Xinyun Jia Guangshun Du Minqing Li Binglai Xiao Hailong(Ironmaking plant of Jigang Group Co., Ltd., Jinan, 250101)Abstract The emphasis on the iron notch the clay pack in principle, operator control and a reasonable amount calculated in the field of study, does not involve the quality and the composition of the gunmud, to improve the operating personnel basic knowledge and skills and improve the operating personnel to ensure the proper depth of the economy in the use of the gunmud and reduce the production costs and reduce environmental pollution.Key words iron notch, clay pack, the mud volume1 引言业内人士知道高炉铁口是高炉的关键部位，主导炼铁厂命运的产品——铁水都要从高炉铁口排出，铁口工作状态的好坏不仅决定炼铁厂指标和效益，而且还能够决定高炉一代炉役的长短。

因此，高炉铁口的操作与维护在整个炼铁系统一直是十分重要的，也是得到各级领导高度重视的。

济钢1750m3高炉投产初期，铁口曾一度较浅，并且打开困难，为此，厂领导曾多次指示从各个方面开展研究，尽快解决铁口问题。

其中有人研究泥炮质量问题，有人研究开口机问题，有人组织炉前操作人员进行实际操作探索，考虑到高炉铁口操作、维护是一个长期的、需要许多人甚至许多专业共同参与和努力才能完成课题，因此，我们选择了“高炉铁口泥包形成原理、打泥操作控制和合理打泥量计算”这三个问题进行研究，以配合实现高炉铁口的长治久安。

在开展“高炉铁口泥包形成原理、打泥操作控制和合理打泥量计算”研究方面，认为首先必须与铁口操作的人员和炉前技师进行沟通、交流，并通过沟通、交流达成共识，以便于统一思想、统一认识、统一操作。

考虑到沟通、交流单纯采用口头形式很难表达圆满，因为有些问题不是一句话两句话能够解释清楚的，因为凡是表达不清楚的问题，都不容易被人们接受。

因此，认为要想在思想上、认识上取得一致，必须通过文字描述和图形描述的方法进行交流，这样才能使沟通和交流更便于理解，才能使沟通和交流的结果永久保留下来，才能成为上升到理论高度来认识的依据，才能实现这一领域认识上高新运，男，高级工程师，从事炼铁技术研究。

第八届（2011）中国钢铁年会论文集的突破和提高，才能使大家心往一处想、劲往一处使，使高炉铁口逐渐受控于人，并且保持长期稳定运行。

由于我们对高炉铁口有一定的“感情”，加上平时比较关注有关铁口的信息和介绍，但到目前为止没有发现比较详细的专门描述铁口维护，特别是“高炉铁口泥包形成原理、打泥操作控制和合理打泥量计算”方面的比较专业的文章资料，甚至有些资料的解释与我们的分析认识反向，甚至对炉前操作人员形成误导，本着对高炉负责，对高炉铁口负责的原则，认为必须开展“泥包形成原理、合理打泥量计算以及打泥操作控制”方面的研究。

以便于炉前操作人员更加了解和掌握有关高炉铁口的基本知识，以便于提高炉前操作人员的技能，只有这样才能够更好地驾驭铁口操作，才能够在一定的操作基准上对炮泥质量作出正确评价，才能够根据铁口具体情况合理选用炮泥，才能够在保证高炉铁口合理深度前提下选择经济打泥量，才能够保证铁口在高水平地维护运行的情况下节约使用炮泥。

2 铁口泥包形成原理2.1 关于铁口方面的一些基本概念通过长期跟踪观察发现，高炉铁口深度的维护与保持，不仅仅是及时补充炮泥这么简单，它还受到渣、铁是否排放干净、炉温高低、出铁量大小、出铁次数多少、炮泥质量、打泥量、打泥速度等因素影响，还受到操作人员操作技能的影响。

如果操作人员对铁口泥包形成原理搞不清楚，不会计算合理打泥量，就不可能对打泥操作进行有效控制，就不可能高水平维护好铁口。

因此，在研究高炉铁口泥包形成原理之前，必须对下面几个基本概念进行一下定义，只有这样才能够对铁口泥包有统一的认识，才能够容易理解铁口泥包形成原理，才能够进行打泥量和打泥操作控制方面的研究。

（1）高炉铁口泥包——是指高炉堵铁口时用泥炮沿铁口孔道打入炉内的一团炮泥。

能够附着在高炉出铁口周围炉墙内侧，用于保护该部位炉墙。

铁口泥包可分为原始泥包和新生成泥包。

（2）原始泥包——指开炉以前进入炉内由人工堆砌炮泥形成的，该泥包在开炉后不久就会被侵蚀掉，以后的时间主要依靠新生成泥包保护铁口周围炉墙。

（3）新生成泥包——指每次出铁完毕堵铁口时，用泥炮通过铁口孔道新压入的一团炮泥。

由于高炉出铁时铁水对泥包的冲刷损耗，需要在每次出铁堵铁口时向炉内补充新炮泥以便形成新泥包。

（4）铁口深度——指铁口区域炉墙原始设计厚度加上原始泥包厚度。

正常生产过程中一般通过铁口深度和出铁过程铁流的稳定程度来评价铁口泥包好坏。

出铁稳定则说明铁口深度适宜、泥包完好，铁流突然变大，甚至造成铁口喷溅则说明铁口泥包损坏铁口变浅。

铁口浅时需要通过调整打泥量、打泥操作控制方法，甚至改善炮泥质量，使铁口深度尽快恢复正常。

（5）铁水“放净”——应该是指具体铁口部位炉缸内铁水的最低液面位置（由于大型高炉不是一个铁口，炉缸内铁水液面在高炉出铁时不会是水平的，因此，只能称“具体铁口部位炉缸内铁水的最低液面位置”），这样只能认为“具体铁口部位炉缸内铁水达到最低液面位置”时，是铁水“放净”。

由于人不可能进入炉内观察，因此，这里所说的具体铁口部位炉缸内铁水的最低液面位置，只能通过高炉放铁情况判断，即通过放铁过程中渣、铁溜大小来判断，在铁口没有被卡住的前提下，当渣溜达到铁流的两倍左右时，可以认为该铁口部位铁水“放净”，如果从图形上分析，可以认为铁水液面降低到铁口孔道炉内一侧中心线以下位置时为铁水“放净”（见图1、图2）。

对于大型高炉可能无法评价铁水是否“放净”，只能通过放铁时间和放铁数量确定该铁口是否需要停止放铁，改为其他铁口出铁。

（6）“涨铁口”——即铁口深度增加，指铁口在原有泥包基础上又生成“新泥包”。

当铁口深度低于规定水平时需要利用“涨铁口”的操作方法尽快使铁口深度恢复正常；当铁口深度超过规定深度时，需要通过操作控制打泥量避免继续“涨铁口”。

（7）铁口中间漏铁——指铁口泥包出现裂缝，铁水没有从铁口孔道正前方流出，而是从裂缝处流程，这时候预示着铁口泥包有可能从漏铁部位断掉。

（8）“断铁口”——指铁口泥包前端断掉或者泥包全部断掉。

当出铁过程发生“断铁口”和正在钻铁口时发现“断铁口”，突出表现就是铁口突然变浅，出铁时容易跑大流，影响高炉正常出铁，需要通过打泥操作控制逐步建立新泥包，逐渐恢复铁口深度。

关于高炉出铁口泥包形成与维护方面的研究2.2铁口泥包形成原理及其基本形状描述通过抽象分析认为，一般情况下（指炉温适中渣铁相对放净时），当泥炮将炮泥从铁口孔道打入炉缸内后，其“正前方”会遇到炉缸内焦炭的“阻挡”，会迅速以铁口为中心沿炉墙向四周扩散，同时也会向“正前方”推进（见图1），通过图1看出，铁口泥包纵断面类似“蘑菇状”。

通过分析认为，“蘑菇状”泥包形成的原理，应该是最初进入炉缸的“炮泥”遇到炽热焦炭后，其表面会迅速结成“硬壳”（水分或者挥发分在炽热焦炭“烧灼”下会迅速蒸发或者挥发），随着打泥量的增加，“硬壳”会逐渐向前推进，后面进入的炮泥会继续向“硬壳”四周扩散，使“硬壳”表面积逐渐增大，随着“硬壳”表面积的增大，泥炮的打泥压力也随之升高，当泥炮打泥压力达到一定程度或者打泥量达到一定程度时，可认为“泥包”基本形成。

通过分析认为，由于铁水比重较大，打泥初期“泥包”首先会向上和向前“增长”，当“泥包硬壳”面积达到一定程度，泥炮打泥压力达到一定程度后，“泥包”才会向下“增长”（指向铁水液面以下增长），“泥包”向下“增长”的深度会受到打泥量多少、炉缸“松弛”程度、打泥操作方法等因素的影响，一般认为打泥量少时，“泥包”向下“增长”就少；当炉缸相对较“松弛”，加上打泥操作方法不当时，“泥包”向下“增长”也会少。

通过分析认为，由于铁水密度较大（这里指不透气），因此，炮泥中的水分蒸发或者挥发分蒸发或者挥发就慢，“泥包”直接接触铁水的部分比直接接触炽热焦炭的部分结成“硬壳”的速度相对要慢，也就是说在打泥后期“泥包”才能够被压入铁水向下“增长”，只有“泥包”能够向下“增长”，“泥包”才能够“生根”，才能够牢固。

图1 抽象分析一般情况下铁口新生成泥包形状图2 炉缸较“松弛”打泥速度快时的泥包形状2.3影响铁口泥包形成的主要因素2.3.1 炉缸“松弛”且打泥速度过快当高炉炉缸内比较“松弛”（指炉缸内焦炭挤压的不是很紧密）泥炮打泥速度又比较快时，可以想象打入炉内的炮泥向前推进的幅度就大，向四周扩散的幅度就小（如图2所示），由于“泥包”向前延伸的较长，在受到铁水漂浮力后，前端会向上翘，加上后面与炉墙接触面积很小，遇上这种情况，不仅“泥包”不容易巩固，而且还容易被铁水完全“漂浮”起来，甚至会发生“泥包”爆炸。

济钢2号350m3高炉1998年以前使用的电动泥炮，由于打泥速度过快，曾不止一次的发生过“泥包”被“漂浮”起来以后发生爆炸的现象，当时“泥包”爆炸产生的爆发力能够将炉内焦炭推入铁口上方的两个风口，致使铁口上方两个风口的直吹管内全部灌满焦炭。

遇上这种情况，铁口“泥包”肯定是不会生成的,铁口深度肯定无法保持的。

过去有些小炉子还曾经出现过炮泥“打穿”现象（指炮泥全都打到炉子里去，严重时铁口还没有被封住），分析其原因应该是炉缸特别“松弛”打泥速度又特别快所致。