120m_3高炉风口小套的研制

120m 3
高炉风口小套的研制
莱芜钢铁集团股份有限公司炼铁厂(简称莱钢炼铁厂)4×120m 3高炉所用风口小套原来全部外购。

风口装置是高炉送风系统的关键设备,风口小套工作环境恶劣,且因其结构设计和制造工艺不合理,随着高炉冶炼强度的提高,故障率上升,使用寿命低,影响了高炉的生铁产量,风口小套成为制约高炉生产的“瓶颈”问题。

为此,在分析了风口小套工作环境及生产使用情况后,改进结构设计及制造工艺,研制出了高寿命的风口小套。

1　工艺结构设计
(1)单腔式改为双腔贯流式。

原单腔式风口小套为一个通道,空腔较大,冷却水在空腔内滞留时间长,带走的热量少。

并且冷却水易走近路,造成冷却死角区,降低了冷却效果。

特别是对风口小套前端的高温区冷却效果更差,是造成风口小套寿命低的直接原因。

设计改为双腔贯流式,这种结构冷却水从风口小套进口直接进入小套前端的空腔,循环一周后进入外循环空腔反向绕一周后从出口流出。

这样,冷却水在小套内流速快、滞留时间短,带走的热量多,对小套前端的高温冲刷部位冷却效果好。

(2)壁厚由12mm 改为20mm 。

风口小套损坏的部位总是在露出的风嘴部分,特别是前端面由于受到焦炭、熔融物料及煤气流的冲刷,使风口小套的前端面磨损严重直至破坏。

为此,为提高风口抵抗摩擦和热冲击能力,前端壁厚由12mm 增加到20m m 。

(3)进风角度由15°改为10°。

原风口小套进风角度为15°,向下倾斜。

随着鼓风机的改造,入炉风量、风压都有所提高,风口前回旋区扩大。

进风角度改为10°,使风口前回旋区在扩大的情况下适当上移,有利于炉缸的活跃,提高生铁产量,并可减轻风口内壁的磨损。

(4)内径由 90mm 扩大到 95mm 。

随着120m 3
高炉实现喷吹煤粉和富氧,高炉冶炼强度的逐步提高,送风制度随之调整。

因此,为保持炉缸内合理均匀的煤气流分布,维持适宜的回旋区,必须适当增大风口的面积。

在风口个数不变的情况下,必须扩大风口直径。

改变风口直径是高炉生产中调节送风制度的主要手段。

(5)长度由240mm 增加到260mm 。

由于有3座120m 3高炉到了炉龄后期,炉墙侵蚀严重。

虽然风口小套的内径由 90mm 扩大到 95mm ,适应了高炉高冶炼强度的需要,但对于后期高炉的炉墙维护不利,边缘煤气发展将增大。

为此,适当将风口小套长度由240m m 增加到260mm ,以便使风口前的回旋区向炉缸中心推移。

风口小套改造前后的结构、尺寸如图1
所示。

图1　风口小套改造前后结构
2　制造工艺
(1)采用腹膜砂(酚醛树脂)铸造成型。

腹膜砂工艺可提高风口小套铸造型腔表面光洁度,减少水流阻力,增强冷却效果。

(2)为保证风口小套的导热性和铸造成品率,材料选用较高纯度电解铜。

采用快速融化、低温浇注的原则(浇注温度1120～1200℃),磷铜脱氧,另加入少量的锌和锡以改善铸造性能并增加铸件的强度。

(3)风口小套铸造、加工完成后,进行耐水压试验,用1.0M Pa 的压力保压30m in 无渗漏及冒汗现象,并且流速恒定。

3　使用效果
4×120m 3
高炉的应用实践证明,新研制的风口小套寿命达6个月,而原外购的风口小套使用寿命平均不到3个月,寿命提高了一倍以上。

新的风口小套使用后,适应了高炉高冶炼强度的需要。

中心气流的适当发展,炉缸活跃,给高炉降[Si ],降低焦比,提供了充分的保证。

由于炉缸的活跃,物理热充足、炉渣流动性好、脱硫能力增强,提高了生铁一级品率。

且对炉役后期的高炉减少了边缘气流冲刷,延长了高炉的寿命。

风口小套外购一件费用为2600元,而自制一件的费用为500元,寿命按6个月计,莱钢炼铁厂4座120m 3高炉年用量为64件,年节约外购备件费用达13.44万元。

且降低了高炉休风率,提高了生铁的产量和质量,经济效益更为明显。

(莱芜钢铁集团股份有限公司　炼铁厂　于仁波)
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第24卷　第6期2002年12月
山　东　冶　金Shandong M etallurgy
Vol.24,NO.6December 2002。