高爐出鐵口泥包形成與維護(hù)

王彤佶

(寶鋼集團(tuán)新疆八一鋼鐵有限公司， 烏魯木齊 830022)

高爐鐵口是高爐的關(guān)鍵部位，鐵水及爐渣通過(guò)高爐鐵口排出，高爐鐵口的操作與維護(hù)決定著鐵口工作狀態(tài)的好壞，最終影響著煉鐵廠(chǎng)指標(biāo)和效益，同時(shí)對(duì)高爐的壽命也起著決定性的影響。

八鋼430m3高爐爐役初期，鐵口曾一度偏淺并且打開(kāi)困難，通過(guò)對(duì)泥炮質(zhì)量、開(kāi)口機(jī)、爐前操作人員操作方式等方面進(jìn)行研究和探索，總結(jié)了“高爐鐵口泥包形成原理、打泥操作控制和合理打泥量計(jì)算”這三個(gè)方面問(wèn)題。

1 鐵口泥包形成原理

1.1 基本概念

(1)高爐鐵口泥包——是指高爐堵鐵口時(shí)用炮泥沿鐵口孔道打入爐內(nèi)的一團(tuán)炮泥，能夠附著在高爐出鐵口周?chē)鸂t墻內(nèi)側(cè)，用于保護(hù)該部位爐墻。

(2)原始泥包——指開(kāi)爐以前進(jìn)入爐內(nèi)由人工堆砌炮泥形成的，該泥包在開(kāi)爐后不久就會(huì)被侵蝕掉。

(3)新生成泥包——指每次出鐵完畢堵鐵口時(shí)，用泥炮通過(guò)鐵口孔道新壓入的一團(tuán)炮泥，從而形成的新的泥包。

(4)鐵口深度——指鐵口區(qū)域爐墻原始設(shè)計(jì)厚度加上原始泥包厚度。正常生產(chǎn)過(guò)程中一般通過(guò)鐵口深度和出鐵過(guò)程鐵流的穩(wěn)定程度來(lái)評(píng)價(jià)鐵口泥包好壞。

(5)鐵水“放凈”——是指出鐵后鐵口部位爐缸內(nèi)鐵水的最低液面位置，可以通過(guò)高爐放鐵情況判斷。

(6)“漲鐵口”——即鐵口深度增加。

(7)鐵口漏鐵——指鐵口泥包出現(xiàn)裂縫，鐵水沒(méi)有從鐵口孔道正前方流出，而是從裂縫處流程，這時(shí)候預(yù)示著鐵口泥包有可能從漏鐵部位斷掉。

(8)“斷鐵口”——指鐵口泥包前端斷掉或者泥包全部斷掉，鐵口變淺，出鐵時(shí)容易跑大流。

1.2 形成原理及基本形狀描述

通過(guò)對(duì)高爐解剖，發(fā)現(xiàn)鐵口泥包縱斷面類(lèi)似“蘑菇狀”。通過(guò)分析認(rèn)為，“蘑菇狀”泥包形成的原因，是最初進(jìn)入爐缸的“炮泥”遇到爐缸內(nèi)熾熱焦炭“阻擋”后，其表面迅速結(jié)成“硬殼”，隨著打泥量的增加，“硬殼”逐漸向前推進(jìn)，后面進(jìn)入的炮泥繼續(xù)會(huì)迅速以鐵口為中心沿爐墻向“硬殼”四周擴(kuò)散，由于鐵水比重較大，打泥初期“泥包”首先會(huì)向上和向前“增長(zhǎng)”，當(dāng)“泥包硬殼”面積達(dá)到一定程度，泥炮打泥壓力達(dá)到一定程度后，“泥包”才會(huì)向下“增長(zhǎng)”(指向鐵水液面以下增長(zhǎng))，只有“泥包”能夠向下“增長(zhǎng)”，“泥包”才能夠“生根”，才能夠牢固。 “泥包”向下“增長(zhǎng)”的深度會(huì)受到打泥量多少、爐缸“松弛”程度、打泥操作方法等因素的影響。

1.3 影響鐵口泥包形成的主要因素

1.3.1 爐缸“松弛”且打泥速度過(guò)快

當(dāng)高爐爐缸內(nèi)比較“松弛”(指爐缸內(nèi)焦炭擠壓的不是很緊密)，打泥速度又比較快時(shí)，打入爐內(nèi)的炮泥向前推進(jìn)的幅度就大，“泥包”向前延伸的較長(zhǎng)，在受到鐵水漂浮力后，前端會(huì)向上翹，被鐵水完全“漂浮”起來(lái)，甚至?xí)l(fā)生“泥包”爆炸。這樣鐵口“泥包”是很難生成，嚴(yán)重的爐內(nèi)焦炭會(huì)被推入鐵口上方的兩個(gè)風(fēng)口，致使直吹管內(nèi)全部灌滿(mǎn)焦炭。

1.3.2 鐵水“放不凈”

炮泥在接觸熾熱焦炭時(shí)會(huì)產(chǎn)生結(jié)殼，形成了水分或者揮發(fā)份能夠排出的“毛細(xì)通道”，泥包就是利用這些通道逐漸干燥的。如果鐵水“放不凈”，爐缸內(nèi)鐵水液面完全漫過(guò)鐵口時(shí)，新打入的炮泥就會(huì)完全被“浸泡”在鐵水中，由于鐵水密度較大(不透氣)，無(wú)法形成“毛細(xì)通道”，其水分和揮發(fā)份就無(wú)法被排出，“泥包”內(nèi)部“氣壓”升高，就會(huì)發(fā)生爆炸，致使 “泥包”破碎，鐵口深度無(wú)法保證，這就是鐵水連續(xù)“放不凈”時(shí)鐵口深度無(wú)法保持的根本原因。

1.3.3 炮泥未打入爐內(nèi)

這種情況較多，如泥炮壓力不足、炮泥太硬、泥套破損、炮泥太稀及泥炮倒泥嚴(yán)重等都可能導(dǎo)致炮泥打不進(jìn)或打入量少，達(dá)不到維持鐵口深度的需要，鐵口深度也就無(wú)法保證。

2 打泥操作控制

2.1 對(duì)打泥操作控制的基本認(rèn)識(shí)

打泥操作控制指通過(guò)對(duì)打泥過(guò)程是否連續(xù)，打泥速度快慢，打泥壓力高低實(shí)施的控制。在打泥過(guò)程中進(jìn)行“人為的停頓”被稱(chēng)為“分階段打泥”，此操作方法比較常用，并且對(duì)保持鐵口深度、維護(hù)“泥包”能夠起到重要作用。在處理淺鐵口時(shí)，八鋼爐前操作人員使用“分階段打泥”方法，先打入鐵口孔道體積2～3倍數(shù)量的炮泥，隨后大約間隔1～2s時(shí)間再打入余量的炮泥，取得了較好的效果，對(duì)保持鐵口深度、維護(hù)“泥包”作用明顯。當(dāng)然具體間隔時(shí)間需要通過(guò)炮泥的實(shí)際凝固時(shí)間來(lái)探索確定。

2.2 “分階段打泥”操作與泥包形成的關(guān)系

通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于鐵口維護(hù)來(lái)講“兩次打泥”優(yōu)于一次性打泥，“三次打泥”優(yōu)于“兩次打泥”，其原因仍然與泥包形成原理有關(guān)。通過(guò)跟蹤高爐扒爐，基本上沒(méi)有見(jiàn)到焦炭與炮泥的混合層，能夠說(shuō)明關(guān)于新打入炮泥的“結(jié)殼”推論是成立的。即第二次打泥時(shí)會(huì)把第一次打入的泥包以及所形成的“結(jié)殼”整體向前推移，使第二次打入的炮泥沿著爐墻向四周擴(kuò)散，受到鐵水致密度的影響只有當(dāng)打泥量達(dá)到一定程度，“泥包”結(jié)殼達(dá)到一定面積后“泥包”才能夠向下增長(zhǎng)。

2.3 爐墻受到侵蝕鐵口特別淺時(shí)更需要打泥操作控制

通過(guò)鐵口實(shí)際深度，確定鐵口孔道填充所需要的基本打泥量和生產(chǎn)泥包所需要的打泥量，然后利用“分階段打泥”的操作方法，控制打泥量、停頓次數(shù)和停頓時(shí)間。第一次打泥量必須仍然按照鐵口孔道實(shí)際深度體積的2～3倍的數(shù)量控制打泥，不能因?yàn)殍F口過(guò)淺而打泥過(guò)多，停頓時(shí)間必須延長(zhǎng)到最大限度，給泥包結(jié)殼和水分蒸發(fā)或者揮發(fā)留出足夠時(shí)間，為了使鐵口泥包牢固和穩(wěn)扎穩(wěn)打地把鐵口深度恢復(fù)上去，其打泥停頓次數(shù)或者說(shuō)打泥次數(shù)，可以增加到3次甚至4次，但總打泥量必須控制在鐵口孔道實(shí)際深度體積的5倍以?xún)?nèi)。

八鋼 430m3高爐鐵口基本深度1.4m、鐵口孔道直徑0.045m,無(wú)水炮泥體積密度 2.2t/m3，填充鐵口孔道實(shí)際用泥量為：

0.045×0.045×3.14÷4×1.4×2.2×1000=19.58(kg)

根據(jù)鐵口孔道填充2～3 倍泥量，正常打泥量應(yīng)為：19.58×2.5=48.95(kg)

最高打泥量按照鐵口孔道體積5倍推算，即19.58×5=97.98(kg)

上述計(jì)算可知，僅僅封閉鐵口并充滿(mǎn)鐵口孔道所使用的炮泥量是極少的，相當(dāng)大一部分是用于形成“泥包”。

通過(guò)此文使高爐鐵口操作人員懂得鐵口泥包形成原理，實(shí)現(xiàn)認(rèn)識(shí)上的突破和提高，使高爐鐵口逐漸受控并且保持長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，并且在保證鐵口工作正常的前提下，實(shí)現(xiàn)高爐鐵口最佳經(jīng)濟(jì)用泥量。