高炉风口大量破损原因分析

世界金属导报/2009年/3月/10日/第006版

炼铁技术

高炉风口大量破损原因分析

焦刚

风口套等对于高炉系统来讲，是重要的工艺设备，一般企业对于风口套进行的都是寿命管理，实行定期更换。假若高炉出现大量风口损坏的情况，意味着高炉操作或者冶炼条件发生了重大的变化。风口破损需要休风更换，而无计划休风是高炉生产的大忌，因此，减少风口破损意义重大。这里作者就A厂风口损坏的原因进行简要分析，便于对照找出防范的措施。

1、前言

一般情况下，高炉的风口小套都是寿命管理，实行定期更换。若高炉风口小套出现非正常损坏，对连续性非常强的高炉工艺非常不利。除休风对产量的影响外，还包括漏水导致燃料比升高、高炉炉凉，损坏炉缸耐火材料等。频繁的休风还会导致软熔带位置变化，上部形成炉墙结厚甚至结瘤，下部导致炉缸不活直至堆积。所以，降低风口损坏导致的休风是必须的。这里就A企业的风口破损进行分析。

2、风口损坏的数量统计

为便于分析，特对A厂2007年、2008年各月风口损坏的数量、方式进行了数学统计，如表1，表2所示。

由于风口破损主要方式是风口烧漏，因此对2008年风口烧漏的部位进行统计分析，得出如下比例，见表3。

从统计的数据可以看出:2007年，除9月、10月外，A厂高炉损坏风口个数月均量差不多；2008年，除7月和11月外，损坏风口个数月均量差不多。总体来讲，A厂高炉风口的破损数量是比较多的，其中又以烧漏为主要破损方式，说明在高炉操作方面存在一定问题。

3、风口破损的可能原因

3.1与操作无关的客观因素

风口破损的原因很多，有许多是客观条件造成的，比如风口的结构、制造质量、冷却水的压

力、流速等，这些是高炉短期不可能改变的，和高炉操作无关。

现在，由于风口的结构、制造质量不断提高，这两个因素已经不是风口破损的主要原因，但质量原因造成的损坏现象仍然存在。这样的风口漏水被更换下来，漏水处经过处理，一般有针眼等孔隙可见，并且漏水的孔洞呈现外小内大(和由于铁水熔化的孔洞外大内小有明显区别)。对于风口质量形成的裂纹漏水，一般发生在焊缝处。但是裂纹漏水不一定就是质量问题，有些风口本身质量没有问题，但受到高炉炉况、冷却等多种因素影响，风口在承受瞬间巨大的热负荷时，在热梯度作用下，也可使风口产生裂纹而漏水。

在冷却方面，有单位做过试验，随着冷却水流速的不断提高，冷却强度加强，即使风口浸在铁水里面，也不会熔化。但高压、高流速并不是最经济的选择，一般450～1000m3高炉的风口冷却水流速选择在7～11m/s之间。A厂450m3高炉风口区域的水压在0.85MPa，水流速度为6.1 m/s；1000 m3A1号高炉风口区.域的水压在1.15MPa，水流速度在8.3m/s；1000m3A2号高炉风口区域的水压在1.08 MPa，水流速度在7.7 m/s。从水压、流速来看，属于偏低的水平，不过仍然可以维持足够的冷却能力，应该不是风口破损的主要原因。

3.2操作原因

一般情况，高炉的操作才是导致风口大量破损的主要原因，主要有下面几种:

第一，高炉边缘过度发展。由于边缘气流过剩，高炉在边缘的反应增加，生成的渣铁量也大，相对于正常情况下渣铁沿风口回旋区表面进入炉缸，此时就会出现少量渣铁沿炉墙下滴，当有少量渣铁滴打在风口上端，就会造成风口损坏。这种原因造成的风口烧损部位一般多在风口的上部，烧漏的孔洞多呈现外大内小，类似水滴石穿的现象。边缘过度发展时，通过风口镜，还可以看到风口前比较频繁的升降现象。

第二，高炉炉缸不活，有堆积。无论是中心堆积还是边缘堆积，都会造成炉缸容积变小。由于高炉的出铁次数、时间一般都是固定的，所以同等情况下，炉缸堆积后，渣铁面将比原来升高，高炉在外部就会表现出压量关系紧张，料慢等现象，炉内渣铁就容易把风口烧毁。有时由于外围事故，延迟了出铁时间，也可能造成风口烧损。不过，炉缸堆积造成风口破损最主要的原因是: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。如高炉炉凉后恢复炉况，常常会造成大批的风口破损，其最主要的原因就是炉缸死焦透液性能差，加上刚刚生成的渣铁物理热低、流动性差，不能及时渗透到炉缸，渣铁在风口前聚集所致。这类原因造成的风口烧损部位一般多在风口的下部。

第三，高炉鼓风动能不足。比如高炉长期减风，风口面积不及时调整，由于鼓风动能不足，风口回旋区变小，渣铁就可能烧损风口的前端。

第四，高炉不顺，悬坐料原因。悬料后，减风坐料甚至休风坐料，存在风口灌渣的可能，从而使风口烧损；也可能料柱从上部突然下落，导致风口破损，特别是长时间顽固悬料，更是危险。曾经就有企业因为长时间恶性悬料，坐料时把风口砸掉的事故发生。

第五，喷煤工艺中煤粉冲刷的原因。高炉喷吹煤粉后，由于喷枪枪位不正，可使风口在很短时间内被磨漏。即使枪位很正，煤粉的摩擦对风口的磨损也是非常严重的。有企业统计数据表明，煤粉的磨损可使风口内径每月扩大0.5～0.8mm。因此煤比较高时，不能忽略煤粉冲刷的影响。

总结风口损坏的原因:前三个都是铁水烧坏风口，后两个原因主要是机械力作用。铁水烧坏风口小套的机理主要是存在固液相反应，其反应温度只有700多度，炉内小套表面很容易达到这一温度，只要有液态铁水与铜套接触，就会烧坏风口。

当然，风口损坏的原因还很多，但一般都会通过上面几种形式表现出来，比如原、燃料中的有害元素造成炉渣粘稠，导致炉缸堆积，从而损坏风口等。

根据表3的统计，结合风口烧损的原因分析，A厂风口破损的最主要原因可能是高炉边缘过度发展。

4、减少风口烧损的主要措施

根据上述分析得知，A厂高炉边缘较发展，应采取相应措施减少风口的损坏。因此，对该厂的焦炭强度和烧结矿粒级进行了统计，得出以下比例，见表4。

从统计数据可见，焦炭强度属于中等水平，但烧结矿小于10mm粒级则属于很差的水平，合计约40%。A厂要想减少风口大量破损的状况，首先，必须改变烧结矿的粒级，提高烧结矿的强度，避免高炉为维持顺行被迫采取边缘发展的操作思路；其次，保持合理的鼓风动能，加强操作，防止悬料的发生；最后，若条件允许，可以改造冷却水系统，提高风口冷却水的压力、流速，降低来水温度，达到强化冷却的目的，则可大大降低风口的破损率。

5、结论

(1)风口大量损坏，对连续生产的高炉工艺极为不利，必须采取有效措施降低风口的破损率。

(2)风口损坏和高炉操作密切相关，但只有改变了原、燃料情况，高炉才可能采取最经济的操作制度，从根本上消除风口破损的原因。

(3)经济允许，将风口水压提高到设计中等水平，提高冷却水流速，强化冷却，从外围上改善不利的因素，为减少风口破损创造条件。