丁旭，黃俊杰

(首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司，河北 唐山063200)

摘 要: 介紹了首鋼京唐公司5 500 m³ 高爐熱風環(huán)管花盆口容易發(fā)生掉磚、耐材脫落的問題，尤其是采用高風溫和高富氧時，熱風環(huán)管花盆口處易出現(xiàn)溫度高現(xiàn)象。分析了熱風環(huán)管花盆口處的結(jié)構(gòu)特點，研究了熱風環(huán)管花盆口的破損機理、修復方法。

關(guān)鍵詞: 高爐;熱風環(huán)管;花盆口;修復

0 引言

首鋼京唐公司5 500 m³ 高爐，設(shè)計配套有4 座BSK 頂燃式熱風爐和2 座預熱爐，熱風管道結(jié)構(gòu)采用“無應(yīng)力”管系理念，同時在熱風管系各重點部位布置了無線傳輸?shù)臏囟群臀灰茩z測裝置，保障送風風溫達到1 300 ℃^［1］。在利用高爐休風進行鵝頸管等冷卻設(shè)備更換作業(yè)時，對花盆口處會產(chǎn)生較大的沖擊，拆卸時偶爾也發(fā)生掉磚、耐材脫落等情況。如果得不到有效監(jiān)控和修復，送風后花盆口處容易發(fā)生高溫點，產(chǎn)生安全隱患。

1  熱風環(huán)管花盆口處的結(jié)構(gòu)特點

熱風環(huán)管花盆是熱風圍管與送風組件鵝頸管的連接部位，由環(huán)管經(jīng)花盆口送入送風組件，最終進入高爐，圖1 所示?；ㄅ璐u由4 環(huán)組合磚砌筑而成，每環(huán)8 塊;工作層為69 mm 紅柱石磚，內(nèi)側(cè)磚襯是135mm 保溫用的輕質(zhì)磚，如圖1 所示。為保證花盆磚在該部位的穩(wěn)定性，最底部的重質(zhì)磚和輕質(zhì)磚采用帶有凸臺的異型組合磚結(jié)構(gòu)。

2  熱風環(huán)管花盆口的破損機理

2． 1 耐材疲勞剝落

在高爐檢修作業(yè)中，因更換風口、吹管、鵝頸管等工作時，需要進行熱風管系回壓操作，這使得大量的冷空氣進入環(huán)管內(nèi)。花盆部位耐火材料溫度驟降，在晶格間隙中產(chǎn)生微裂紋，致使耐火材料高溫強度降低，出現(xiàn)耐材剝落的情況，如圖2 所示。

2． 2 外力折斷脫落

在更換鵝頸管作業(yè)時，因鵝頸管重量較大，常常出現(xiàn)鵝頸管沖撞花盆耐火磚現(xiàn)象。特別是在對正找齊作業(yè)時，往往發(fā)生垂直軸向的滑動，造成耐火材料承受往復交替的剪切力，使得耐火材料內(nèi)部裂紋不斷擴展、延伸，最終導致發(fā)生折斷脫落，如圖3 所示。

2． 3 堿金屬、鋅的侵蝕

研究表明:堿金屬與鋅可以滲透到熱風環(huán)管耐火磚的過渡層、原磚層。因風口附近常富集有大量的堿金屬、鋅等，京唐高爐在入爐鋅負荷高^［2］時，停風檢修拉下風口時，能見到鋅液滴出，如圖4 所示^［3］。

金屬鋅、堿金屬是以蒸汽揮發(fā)形式進入到熱風圍管內(nèi)，與圍管耐火材料發(fā)生接觸反應(yīng)。如果圍管耐火材料抗熱破壞能力不強造成開裂，堿金屬更容易滲透到爐襯的內(nèi)部，加速其熔融反應(yīng)。圖5 是耐火磚熔融部分樣品的顯微結(jié)構(gòu)，圖6 中的ZnO 含量達到18． 33%。圖6 是耐火磚反應(yīng)層的顯微結(jié)構(gòu)，K₂O 含量達到了20． 89%。

3  熱風環(huán)管花盆口破損修復方法

由于花盆部位耐火磚的折斷脫落是突發(fā)性的，也是不可預知的。受該部位組合磚特點的限制，大多數(shù)磚體呈剪切折斷脫落，而并不是整塊磚沿砌縫脫落，這就給花盆的修復帶來很大難度。根據(jù)現(xiàn)場多年修復實踐，總結(jié)出了熱風環(huán)管花盆口破損快速修復的方法。

(1)采用不定型材料澆筑施工

損壞的花盆組合磚屬于異型磚，存在凸臺結(jié)構(gòu)，如圖7 所示。原砌筑工藝采用環(huán)管內(nèi)逐層砌筑，凸臺承撘在輕質(zhì)磚與鋼結(jié)構(gòu)上，使得整環(huán)磚體得以固定。在花盆外修復必須切掉凸臺，但該組合磚單體重量在15 kg 左右，難以保證砌筑質(zhì)量，極易產(chǎn)生花盆部位溫度升高現(xiàn)象，使鋼結(jié)構(gòu)強度降低，甚至發(fā)生惡性事故。另外，由于例修時間較短，一般僅為10 h左右，難以開展較大面積的拆卸修砌搶修工作。因此，采用不定型材料澆筑施工是首選方式^［3］。

(2)對磚體嚴重破損處需制作花盆口澆筑模具進行修補

為保證花盆短時間內(nèi)修復，并達到修復效果，需要結(jié)合花盆磚內(nèi)襯形狀制作筒狀模具。該模具是筒狀結(jié)構(gòu)，筒壁上間隔120°開孔，作為進料孔。采用剛玉速干澆筑料，由進料孔填入，并使用橡膠錘振搗，排出澆筑料氣孔，逐步澆筑填實。

(3)對磚體剝落及磚縫的修復方法

按照增加沖刷內(nèi)襯為主的思路，在花盆內(nèi)部采用粘結(jié)性能優(yōu)良，高溫強度高的鉻質(zhì)修補料進行內(nèi)壁涂抹修補，形成保護性內(nèi)襯，如圖8 所示。

4  結(jié)語

高爐熱風環(huán)管花盆口處磚襯容易受到疲勞損壞、外力破壞和堿金屬、鋅的侵蝕破壞，日常生產(chǎn)中，要加強此部位的溫度監(jiān)控?；ㄅ杩谔幍男迯涂梢圆捎貌欢ㄐ蜐仓线M行快速修復，根據(jù)破損情況及部位，采用合適的澆筑料完全可以滿足高爐熱風管系的安全要求。通過多年來的生產(chǎn)實踐，首鋼京唐公司5 500 m³高爐熱風還管花盆口處的磚襯破損均得到了有效修復，取得了很好的效果，滿足了高風溫的要求。

參考文獻

［1］郭之明，張衛(wèi)東，沈海波，等． 高爐熱風管系無線位移監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用及分析［J］． 冶金自動化，2012，(2):30 ～ 34．

［2］徐萌，張衛(wèi)東，陳輝，等． 首鋼京唐公司高爐有害元素分布與控制［J］． 礦冶，2013，S1(30): 33 ～ 37．

［3］叢培源，等． 550m3 高爐鵝頸管熱態(tài)修復施工［J］． 工業(yè)爐，2004，(5):73 ～ 75．