高炉直吹管烧穿调查及其改进.pdf

2009 年第 3 期 1前言 随着高炉大型化和不断强化冶炼， 高炉送 风装置工作条件更加恶化， 特别是直吹管承受 了更大的负荷， 并出现发红与烧穿现象， 严重 影响了安全生产。 如2008-12-06柳钢2号高炉 有一根直吹管被烧穿， 一分钟不到整根直吹管 被烧得仅剩下弯头， 烧坏风口小套并喷出红焦。 幸好及时组织高炉放风， 才制止了事故扩大。 但是， 这起事故已经严重地危害了正常生产。 2009年第1季度炼铁厂各高炉约48根直吹管发 红被烧穿。 为了防止直吹管发红被烧穿， 我们 对其结构设计、 内衬材质、 冶炼参数、 喷枪材 质与插入吹管位置进行分析， 以期找到解决问 题的措施。 2直吹管烧穿的原因分析 2.1现状调查 柳钢在用的直吹管有3类， 本厂制作的直 吹管我们简称之为Ⅰ类管， 另有柳钢采购的 分别由两个厂家生 产 的 直 吹 管 简 称 为Ⅱ类 、 Ⅲ类管。 我们对2009年第1季度炼铁厂各高炉发 红烧穿的直吹管进行调查， 发现（1）380m3 高炉， 有少数吹管与弯头接触部位因漏风在接 触面发红， 其它部位未见发红现象。 直吹管发 红 和 烧 穿 主 要 发 生 在1 500～2 000m3高 炉 。 （2）1 500～2 000m3高炉的Ⅰ类管出现局部发红， 但是没有被烧穿。（3）1 500～2 000m3高炉的Ⅱ 类、Ⅲ类管被烧穿的较多。 Ⅰ类管在使用过程中发红的原因主要是其 内衬浇注料被吹损变薄后发红， 这表明了该类 管内衬浇注料强度不能满足高风温、 高风速的 要求。Ⅱ类管发红、 烧毁、 烧穿的原因主要是 其裂纹较多， 尤其在枪包部位有较多裂纹， 然 后其内衬浇注料突然脱落造成整根管被烧毁 （见图1①）。Ⅲ类管发红、 烧毁、 烧穿的原因主 要是其内衬浇注料质量较差， 尤其端头部位的 耐火材料较薄， 在高风温、 高风速下， 耐火材 料抗冲刷能力不足而被冲刷、 侵蚀、 剥落， 导 致端头部位发红。 当该部位的煤枪被磨烂后， 部分煤粉在喷枪头部位聚集、 结焦， 达到一定 高炉直吹管烧穿调查及其改进 余水生黄日清 （炼铁厂） 摘要调查分析高炉直吹管发红和烧穿的原因， 从耐火材料性能、 直吹管的制造工艺、 枪包 及插枪管的质量等方面进行质量改进， 提高直吹管的质量。 关键词高炉直吹管内衬耐火材料 Investigation and Improvement of Burnout of Blast Pipe YU Shui-sheng HUANG Ri-qing （Ironmaking Plant） AbstractThe causes of rubefaction and burnout of blast pipe were invested and analyzed, and the quality of blast furnace should be improved from the aspects of refractory perance, manufacturing pro- cess of blast pipe, refractory lining and sleeve of coal injector. Key WordsBlast FurnaceBlast PipeInner LiningRefractory Material 柳钢科技 7 2009 年第 3 期 量后急剧燃烧， 造成该部位温度迅速上升。 这 是直吹管端头被烧穿的主要原因 （见图①②）。 2.2原因分析 我们按48根发红、 烧毁、 烧穿直吹管的质 量问题进行分类， 结果见表1。 （1） 直吹管内衬耐火材料差是导致直吹管被 烧损的主要原因。 我们对Ⅰ类和Ⅲ类管的耐火 材料进行取样化验 （见表2）。Ⅲ类管内衬浇注 料主要成分 粘土质熟料； 骨料为焦宝石熟料； 细粉料为高铝细粉和氧化铝粉； 粘结剂为铝酸 盐水泥 （耐热水泥）。 由于其主要成分为粘土质 熟料， 有良好的保温性能， 但是超过600℃后产 生晶型转变，1 100℃线变化率为0.6， 导致直 吹管内衬浇注料在使用过程中产生膨胀并剥落， 且在冷热变化时容易产生裂纹。 由于Ⅲ类管内 衬浇注料高温耐压强度较差， 在高风速， 高风 温下， 内衬磨损很大。 个别Ⅲ类管使用仅3h就 发生端头发红现象， 被迫对直吹管打水以防止 被烧穿。Ⅰ类管内衬浇注料主要成分 骨料为 焦宝石熟料； 细粉料为铝矾土和氧化铝粉； 粘 结剂为高温粘结剂。 其保温性能稍差， 在高风 速、 高风温下使用一个月后会发红， 说明Ⅰ类 管内衬浇注料的高温耐压强度仍然不能满足高 炉送风的要求。 必须提高其内衬浇注料的质量。 （2） 枪包的耐火材料开裂脱落导致直吹管 烧穿、 烧毁。 由于Ⅱ类管的枪包较小， 枪包部 位的耐火材料很薄， 再加上煤枪的震动， 造成 枪包部位的耐火材料产生较多的裂纹并脱落， 在高风温， 高风速下枪包突然被烧穿， 直吹管 在很短的时间内就被烧毁。 （3） 煤枪磨烂后煤粉在直吹管端头燃烧， 造成直吹管端头被烧穿。Ⅲ类管的枪管夹角大 于12， 喷煤枪插不到风口前端的中心线， 喷吹 枪被迫在直吹管端头部位折弯以防止煤粉喷烂 风口小套。 但因喷煤枪是不锈钢管， 其耐热耐 磨性能不足， 喷吹烟煤时容易结焦堵煤造成喷 煤枪严重氧化被烧烂。 另外煤粉中含有小部分 的煤矸石颗粒， 很容易使喷煤枪拐弯处磨损并 泄漏煤粉而燃烧， 造成直吹管端头烧穿。 3提高高炉直吹管寿命和质量的措施 3.1提高内衬浇注料的质量 用两种内衬浇注料制作的直吹管在同一座 高炉进行试验， 试验用的内衬浇注料物理性能 见表2（A料和B料）。 两种内衬浇注料的高温耐压强度比原来的 有了很大提高，1100℃线变化率非常小， 可以有 效地减少直吹管内衬浇注料的裂纹。 在高炉试验过程中我们对直吹管钢壳的表 面温度进行跟踪测量， 其结果见表3。 图1被烧毁和烧穿的Ⅱ类、Ⅲ类管 ①整根直吹管烧毁②直吹管前端头烧穿 直吹管 质量问题 耐火 材料差 枪包开裂 煤枪磨烂 烧穿 其它不明 原因 损毁管/根35634 所占比例/72.9212.506.258.33 表1造成直吹管发红、 烧毁、 烧穿的质量 问题及其分类 表2内衬浇注料的物理性能 耐压强度 （110℃ 24h） /MPa 耐压强度 （1 300℃ 24h） /MPa 1100℃线 变化率 / 体密 /gcm-1 350℃导热 系数 /W（mk）-1 Ⅰ类15400.520.8 Ⅲ类22.727.10.61.870.5 A料30500.22.10.8 B料30600.21.850.8 柳钢科技 8 2009 年第 3 期 图3烘烤制度 从表3可知， 浇注B料浇的直吹管钢壳表 面温度要比A料的低17℃， 表现出良好隔热性 能， 但是B料的价格十分昂贵， 且浇注施工难 度比A料的大。 因此， 采用A料作为直吹管内 衬浇注料。 3.2改进直吹管制造工艺 （1） 适当加长加厚枪包， 将吹管枪包前 移， 吹管枪包与吹管头间的距离为180mm， 这 样吹管枪包料衬加厚20mm， 并将枪套固定， 保 证喷煤枪与直吹管中心线夹角小于12（见图 2）。（2） 在浇注过程中， 将原来放在直吹管中 心的铁棒改为泡沫胎膜， 并使用振动棒振动， 确保振动到位、 结实，24小时后烧泡沫膜。 这 样可有效防止拉铁棒时直吹管内衬浇注料松散 脱落。（3） 原烘烤制度为烘烤24小时， 直吹 管内衬浇注料局部水分不达标， 对内衬浇注料 的均匀烧结有一定影响， 会出现局部发红。 改 进后烘烤制度为自然晾干3～5天后烘烤 （见图 3）。 改变烘烤制度后直吹管局部发红大大减少， 也保证其良好的冷态强度。 3.3采用新型喷煤枪 喷煤枪是高炉风口工作条件最恶劣的部件， 因此改进其结构和材质、 提高其寿命是防止直 吹管端头烧穿的有效方法。 炼铁厂一直应用普 通不锈钢喷煤枪。 在高炉扩容后， 随着风温和 喷煤量的提高， 以及喷吹煤含煤矸石等因素使 喷煤枪主要是弯头部分磨蚀和烧损等问题日 益突出。2009年第1季度炼铁厂风口中磨损49 个， 烧穿直吹管端头3根。 为了解决喷煤枪头 折弯部分的磨蚀和烧损等问题， 再改造枪包后 （见图2）， 应用了新型喷煤枪。 新型喷煤枪体采 用耐热合金钢管， 喷煤枪头折弯部分采用金属 陶瓷枪体结构作为内衬。 同时，严格控制喷煤枪 插入吹管深度，要求喷煤枪插入小套100mm。 实 施以上措施后，2009年第2季度炼铁厂风口中磨 损数量减少到10个，直吹管端头没有被烧穿。 通过采取以上措施， 高炉直吹管发红和烧 穿的问题得到解决， 提高了高炉直吹管的质量 和寿命， 保证高炉安全生产。 4结语 （1） 直吹管发红、 烧毁、 烧穿的主要原因 是耐火材料差， 提高直吹管内衬浇注料质量， 为提高高炉直吹管寿命打下基础。 （2） 改造枪包， 适当加长加厚枪包， 改变 浇注方法和烘烤制度， 可有效提高高炉直吹管 寿命。 （3） 采用耐高温耐磨喷煤枪， 可有效防止 直吹管端头烧穿。 表3两种试验直吹管钢壳的表面温度℃ 第1 个月 第2 个月 第3 个月 第4 个月 第5 个月 第6 个月 平均值 A料321335352346343341340 B料277298321332323325313 图2高炉直吹管结构示意图 160 140 120 100 80 60 40 20 0 024487296120144 168 192 原烘烤制度 新烘烤制度 喷煤枪 枪包 12 前端头 吹管内衬浇注料 后端头 t/ h t/ ℃ 余水生等 高炉直吹管烧穿调查及其改进 9