李勝強(qiáng)
（新疆八一鋼鐵股份有限公司煉鐵廠，新疆 烏魯木齊 830022）
摘 要：本文結(jié)合八鋼新區(qū) ABC高爐直吹管的特點(diǎn)和 2022年度以前直吹管送風(fēng)裝置的燒穿事故，分析了其對高爐生產(chǎn)和安全的影響，通過對直吹管使用過程中發(fā)紅的控制，以及殘骸燒損的診斷、分析，制定了針對性的防范措施，延長了直吹管的使用壽命、有效杜絕了直吹管燒穿事故的發(fā)生，并取得了較好的效果。
關(guān)鍵詞：直吹管；燒穿；煤槍磨損
引言
隨著高爐不斷大型化的發(fā)展，對配套送風(fēng)裝置的要求也越來越高，要求直吹管能夠承受更高的負(fù)荷，耐受更高的溫度。伴隨著生產(chǎn)能力的提升，直吹管發(fā)紅與燒穿的現(xiàn)象也屢屢發(fā)生。在2019年至2022年期間，八鋼 2500 m3高爐就發(fā)生了多次直吹管發(fā)紅，甚至燒穿的事故，為了防止事故的擴(kuò)大化，煉鐵廠不斷的改進(jìn)裝置參數(shù)，同時(shí)制定預(yù)防措施，有效遏制了事故的發(fā)生。
1 八鋼高爐直吹管結(jié)構(gòu)
八鋼新區(qū) ABC 高爐均為有效容積為 2500 m3的大型高爐，每座高爐設(shè)置 30 個(gè)進(jìn)風(fēng)風(fēng)口。高爐直吹管鋼殼內(nèi)部均采用全內(nèi)襯澆筑耐火材料：即從直吹管端頭至直吹管尾部法蘭，內(nèi)部耐火材料澆筑作業(yè)采取一次性完成，直吹管主要參數(shù)見表1。
直吹管示意簡圖見圖1。
2 八鋼高爐直吹管燒穿統(tǒng)計(jì)分析
八鋼高爐自2018年至2022年，共計(jì)發(fā)生14起直吹管燒穿事故，其中 A 高爐發(fā)生 4 起、B 高爐發(fā)生 3起、C 高爐發(fā)生 7 起。2019 年度直吹管燒穿頻次最高，共計(jì)發(fā)生7起。
高爐直吹管燒穿的部位均為直吹管前段，燒穿的起始部位是直吹管槍包的前端［1］。從發(fā)現(xiàn)直吹管管體發(fā)紅到燒穿，時(shí)間僅僅需要幾分鐘。如果高爐減風(fēng)及時(shí)，直吹管只是前端部分燒穿；如果高爐減風(fēng)時(shí)間較長，則整個(gè)直吹管除端頭以外前半段全部燒損。例如C高爐2019年5月14日27#直吹管燒穿（圖2、B高爐2019年5月10日14#直吹管燒穿（圖3）。
3 高爐直吹管燒穿的原因分析
高爐直吹管燒穿，如果發(fā)現(xiàn)、處理不及時(shí)，損失則會(huì)非常嚴(yán)重。從直吹管燒穿部位將噴濺出大量燃燒的紅焦炭及熔融的渣鐵，該風(fēng)口對面的設(shè)備將被燒損，尤其是電纜系統(tǒng)，燒損后恢復(fù)難度大。如果打水處理直吹管燒穿事故的人員站位不當(dāng)，也會(huì)發(fā)生人員燙傷事故。熱風(fēng)從直吹管燒穿部位噴出，高分貝的噪音也會(huì)嚴(yán)重?fù)p傷處理事故人員的聽覺系統(tǒng)。
高爐直吹管燒穿的原因，主要是直吹管內(nèi)部澆筑的耐火材料出現(xiàn)氧化燒損、磨損，導(dǎo)致隔熱能力下降，直吹管鋼殼表面溫度升高后鋼殼強(qiáng)度下降，發(fā)生燒穿。導(dǎo)致直吹管鋼殼溫度升高的因素一般有以下幾種因素：
（1）直吹管內(nèi)部澆筑的耐火材料抗熱性能不足、導(dǎo)熱性提高、導(dǎo)熱效果被強(qiáng)化。
（2）直吹管內(nèi)部耐火材料澆筑過程中存在氣隙，并且形成通道。直吹管內(nèi)部的耐火材料澆筑過程中未進(jìn)行有效振動(dòng)，流體狀的耐火材料中間存在氣隙，直吹管鋼殼與內(nèi)部澆筑材料之間形成通道。
（3）直吹管安裝過程中，直吹管端頭與風(fēng)口小套的加工球面沒有緊密結(jié)合，密封性不好，存在跑風(fēng)現(xiàn)象。
（4）風(fēng)口噴煤的煤槍槍身中部磨損或者燒損，噴吹的煤粉直接將直吹管內(nèi)部的耐火材料燒損或者磨損，導(dǎo)致直吹管鋼殼磨損、磨漏。
4 高爐直吹管燒穿的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)急處理
正常生產(chǎn)時(shí)，看水工每班對在線的直吹管進(jìn)行監(jiān)控測溫，針對不同的現(xiàn)象采取應(yīng)對措施：
（1）一般情況下，高爐使用的鼓風(fēng)經(jīng)過熱風(fēng)爐加熱之后，熱風(fēng)溫度在1100±50 ℃左右，富氧率一般在3 %以下，直吹管鋼殼表面溫度均在 320 ℃以下。如果巡檢發(fā)現(xiàn)直吹管鋼殼表面溫度上升至350 ℃以上，則應(yīng)立即架設(shè)氮?dú)饣蛘邏嚎s空氣進(jìn)行吹保降溫，則可以杜絕直吹管燒穿事故的發(fā)生，然后利用高爐休風(fēng)及定修機(jī)會(huì)，更換此溫度超標(biāo)的隱患直吹管。八鋼高爐針對發(fā)紅面積的大小，制作了一種專門的直吹管吹保降溫裝置。此吹保降溫裝置通過軟連接快速接頭與氮?dú)鈿庠催B接，然后將此吹保裝置固定在直吹管鋼殼表面發(fā)紅部位，依據(jù)發(fā)紅面積的大小調(diào)整、控制合適的吹保氮?dú)饬髁?，以此降低直吹管鋼殼表面溫度，確保低于 100 ℃即可。同時(shí)，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)直吹管鋼殼表面有發(fā)紅現(xiàn)象，嚴(yán)禁直接采取打水降溫措施，防止發(fā)紅的直吹管鋼殼遇急冷而炸裂，直接導(dǎo)致直吹管燒穿事故發(fā)生。
（2）如果巡檢時(shí)，聽到爆鳴聲、看到火星噴出，發(fā)生直吹管燒穿，則立即使用事故打水管進(jìn)行打水降溫，即用 1.6 MPa壓力的高壓工業(yè)水對準(zhǔn)燒穿部位進(jìn)行打水降溫，防止燒穿面積迅速擴(kuò)大化，同時(shí)立即通知值班工長緊急減風(fēng)、休風(fēng)處理。高爐休風(fēng)后，更換燒穿的直吹管。如果僅燒穿一個(gè)風(fēng)口的直吹管，休風(fēng)之后處理事故需要的時(shí)間較短，約一個(gè)小時(shí)左右的時(shí)間可完成更換。例如 C 高爐 2019 年 5 月 14 日27#直吹管燒穿，休風(fēng)更換只使用了68 min。
5 高爐直吹管燒穿的防范對策
根據(jù)八鋼高爐直吹管的運(yùn)行實(shí)際分析，合理管理直吹管的耐材制作、備件管理、設(shè)備安裝及日常檢查，可有效提高直吹管使用壽命。
（1）直吹管內(nèi)部的澆筑料需使用抗熱性能好的耐火材料。直吹管內(nèi)襯耐材主要性能指標(biāo)必須高于以下的技術(shù)要求：
澆筑料抗折強(qiáng)度 ：110 ℃ × 24 h ≥8.0 MPa 1400 ℃×3 h ≥10.5 MPa
澆筑料耐壓強(qiáng)度：110 ℃ ≥45 MPa
澆筑料線變化率：1500 ℃（燃燒后） 0.05 %
體積密度（1500 ℃）≥2.1 g/cm3
澆筑料耐火度：≥1790 ℃
澆筑料化學(xué)成分：Al2O3+SiO2≥92 %
（2）直吹管內(nèi)部的耐火材料澆筑前必須充分?jǐn)嚢杈鶆颉仓^程中進(jìn)行有效振動(dòng)，防止流體狀的耐火材料中間存在氣隙。直吹管制作過程中，內(nèi)部的澆筑料烘烤作業(yè)，必須嚴(yán)格按照規(guī)定的溫度曲線進(jìn)行操作。
（3）備用的直吹管存儲(chǔ)在帶蓋倉庫內(nèi)，不得受潮、雨淋。定置堆放、運(yùn)輸過程中應(yīng)保證平穩(wěn)安全，輕取輕放。
（4）直吹管安裝過程中，端頭涂抹耐高溫密封膠，與風(fēng)口小套的加工球面緊密結(jié)合，確保密封性良好。
（5）遇到高爐休風(fēng)或者定修，高爐開風(fēng)后，安排專人監(jiān)控直吹管安裝工作。如果出現(xiàn)直吹管端頭與風(fēng)口小套結(jié)合面之間跑風(fēng)情況及時(shí)調(diào)整，杜絕跑風(fēng)加劇，導(dǎo)致直吹管端頭與風(fēng)口小套之間結(jié)合面噴濺渣鐵，引發(fā)直吹管燒穿事故發(fā)生。
（6）風(fēng)口煤槍噴煤狀況定期進(jìn)行巡檢，發(fā)現(xiàn)煤槍在直吹管內(nèi)部漏粉，立即將該破損的煤槍停煤吹掃。
（7）風(fēng)口噴煤槍嚴(yán)格按照規(guī)定的使用周期進(jìn)行定期更換，杜絕超周期使用噴煤煤槍。
6 結(jié)論
綜上所述，可以得出以下結(jié)論：（1）直吹管發(fā)紅、燒穿的原因主要有耐火材料差、安裝不規(guī)范、噴煤槍故障等；（2）強(qiáng)化直吹管的日常檢查、監(jiān)控制度的執(zhí)行，直吹管發(fā)紅后及時(shí)采取吹保措施，可有效延長直吹管壽命，防止事故的擴(kuò)大化；（3）采取提高耐火材料性能、強(qiáng)化耐材澆筑步序管理、優(yōu)化直吹管備件管控，提高安裝質(zhì)量和噴煤槍檢查制度等措施后，高爐直吹管發(fā)紅和燒穿問題都得到了有效的解決，杜絕了直吹管燒穿事故發(fā)生，降低了高爐工藝休風(fēng)率，保障了操作工人身安全。2022 年以后八鋼 2500m3高爐再未發(fā)生過直吹管燒穿事故。
參考文獻(xiàn)
［1］余水生，黃日清.高爐直吹管燒穿調(diào)查及其改進(jìn)［J］. 柳鋼科技，2009（3）：7-9.