高爐直吹管結(jié)構(gòu)改造優(yōu)化實(shí)踐

孫其德  韓傳寶  周廣居

（山東泰山鋼鐵集團(tuán)有限公司）

摘  要：直吹管是高爐送風(fēng)系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)，高爐運(yùn)行中普遍存在著外表溫度高、漏風(fēng)、發(fā)紅、燒穿、使用壽命短等問(wèn)題，嚴(yán)重影響著著高爐正常生產(chǎn)。泰鋼兩座高爐直吹管結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)改造優(yōu)化，運(yùn)行質(zhì)量有了較大改善，使用效果明顯提高，更換數(shù)量從2014年的106件降低到2017年的31件，單件使用壽命由之前的最長(zhǎng)11個(gè)月提高到26個(gè)月以上，壽命增加2.4倍以上，為高爐生產(chǎn)提供了安全保障。

關(guān)鍵詞：高爐；直吹管；溫度；發(fā)紅；燒穿；壽命

1 前言

直吹管是高爐送風(fēng)系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)，各高爐普遍存在著外表溫度高、漏風(fēng)、發(fā)紅、燒穿、使用壽命短等問(wèn)題�，F(xiàn)場(chǎng)通常臨時(shí)采取壓縮風(fēng)冷卻、循環(huán)水冷卻等措施來(lái)處理輕微的溫度高、發(fā)紅、漏風(fēng)問(wèn)題，等待休風(fēng)機(jī)會(huì)予以處理。面對(duì)突然出現(xiàn)的嚴(yán)重發(fā)紅、漏風(fēng)及燒穿問(wèn)題，高爐則采取緊急休風(fēng)措施來(lái)處理。

泰鋼1#、2#兩座高爐設(shè)計(jì)容積為1780m3，設(shè)有26個(gè)風(fēng)口，2個(gè)出鐵口，分別于2011年11月28日和2012年3月20日開爐。開爐初期至2014年10月之間，直吹管的運(yùn)行溫度在260--330℃左右，無(wú)明顯發(fā)紅、漏風(fēng)問(wèn)題，最長(zhǎng)在線運(yùn)行時(shí)間在17個(gè)月以上，能滿足高爐生產(chǎn)要求。隨著高爐冶煉強(qiáng)度的進(jìn)一步提高，與高爐同步設(shè)計(jì)加工的直吹管已不能滿足高爐送風(fēng)要求，原直吹管設(shè)計(jì)與高爐工況的變化存在不適應(yīng)問(wèn)題，以致直吹管前端鋼頭至槍道部位溫度高、發(fā)紅、甚至燒穿問(wèn)題逐漸暴露出來(lái)。2014年1月至10月因直吹管原因更換67件，占總數(shù)的63.21%，其中，直吹管前端燒穿4件，由此更換下線48件，發(fā)紅下線5件，溫度高下線10件，在線直吹管運(yùn)行質(zhì)量不穩(wěn)定，給高爐安全運(yùn)行帶來(lái)較大隱患，嚴(yán)重制約著高爐各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的提高。（見表1）

2 直吹管結(jié)構(gòu)改造優(yōu)化

為解決這一問(wèn)題，在供銷公司協(xié)調(diào)下，煉鐵部對(duì)行業(yè)內(nèi)進(jìn)行了比較，以氧量6500-8000m3/h、風(fēng)量3300 m3/min、風(fēng)壓370Kpa等工況條件為參照，根據(jù)高爐實(shí)際工況對(duì)直吹管結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)、改造，達(dá)到“正常安裝不跑風(fēng)，長(zhǎng)時(shí)間休風(fēng)冷、熱態(tài)互轉(zhuǎn)不造成風(fēng)口跑風(fēng)。噴槍不刻意加工即可以噴至風(fēng)口正中心，且噴出的煤粉不刷風(fēng)口小套。”的修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)直吹管結(jié)構(gòu)的改造、優(yōu)化，先后設(shè)計(jì)出了四種改造方案，并予以實(shí)施。

方案1：槍道夾角由11°改造為10°，槍包在原基礎(chǔ)上寬度增加20mm，厚度增加15mm，內(nèi)襯骨料以亞白剛玉為主，提高內(nèi)襯強(qiáng)度及耐火度，其它無(wú)改變。該方案由廠家設(shè)計(jì)并實(shí)施。2014年9月10日，1#高爐利用休風(fēng)機(jī)會(huì)將試用的5件直吹管更換在2#、17#、18#、19#、21#風(fēng)口。運(yùn)行中溫度變化較大，最高達(dá)到364℃左右且呈升高趨勢(shì)，與生產(chǎn)要求有一定差距。（見表2-3）

表2   2014年10月15日測(cè)溫結(jié)果

表3  2014年11月15日測(cè)溫結(jié)果

方案2：槍道夾角由11°改造為10°、槍包在原基礎(chǔ)上寬度增加15mm、厚度增加10mm，為避開前端耐材壁薄易出問(wèn)題的不利條件，槍包切口位置后延100mm，內(nèi)襯采用優(yōu)級(jí)澆注料，其它未做改變。2014年10月14日，2#高爐利用休風(fēng)機(jī)會(huì)將試用的5件直吹管更換在4#、5#、13#、14#、26#風(fēng)口。運(yùn)行中溫度變化較大，最高溫度達(dá)到317度左右， 與生產(chǎn)要求也存有一定的差距。（見表4-5）

表4  2014年11月15日測(cè)溫結(jié)果

表5   2014年11月28日測(cè)溫結(jié)果

方案3：槍道夾角由11°改造為10°，槍管內(nèi)徑由48mm改為32mm，以降低煤槍震顫對(duì)前端內(nèi)襯的破壞；出風(fēng)口內(nèi)徑由140mm改為130mm，內(nèi)襯采用優(yōu)級(jí)耐材澆注，直吹管鋼頭向后350mm部位直徑增加15mm，耐材厚度增加8mm，其它無(wú)改變。該方案實(shí)施后。2014年10月18日，2#高爐利用休風(fēng)機(jī)會(huì)將1件試用直吹管更換在20#風(fēng)口，11月11日1#高爐利用休風(fēng)機(jī)會(huì)將4件試用直吹管更換在5#、11#、16#、23#風(fēng)口。運(yùn)行中溫度變化大，最高達(dá)到354℃。（見表6-7）

表6  2014年11月15日測(cè)溫結(jié)果

表7  2014年11月28日測(cè)溫結(jié)果

方案4：槍道夾角由11°改造為10°，槍管內(nèi)徑由48mm改為40mm，槍包寬度增加10mm、厚度增加10mm、槍包開口位置前延100mm，使出口切面與鋼頭內(nèi)愣靠近，使該部位的內(nèi)襯厚度達(dá)到最大化。出風(fēng)口內(nèi)徑由140mm改為130mm，縮小10mm。鋼頭長(zhǎng)度增加7mm，后端直徑增加12mm，耐材厚度增加11mm。鋼頭向后580mm距離內(nèi)部焊接不銹鋼保護(hù)層，內(nèi)襯分段澆注，前端580mm用剛玉質(zhì)骨料澆注、后端用優(yōu)級(jí)耐火材料澆注。該方案實(shí)施后。2014年10月14日、18日，2#高爐利用休風(fēng)機(jī)會(huì)將試用的5件直吹管更換在2#、12#、19#、8#、21#風(fēng)口。運(yùn)行中溫度最低221度，最高250度，溫度無(wú)明顯變化。槍管內(nèi)徑變小，降低了煤槍震顫對(duì)前端耐材的影響，保持了槍道前端溫度的穩(wěn)定；槍道夾角變小、槍包前移，使煤槍更深入的插入風(fēng)口小套中心部位，避免了刷套、刷直吹管現(xiàn)象。能滿足生產(chǎn)要求。（見表8）

表8  2014年11月15日測(cè)溫結(jié)果

通過(guò)對(duì)以上四種直吹管在線運(yùn)行情況進(jìn)行比較和鑒別，按照方案3改造維修的直吹管，以其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、尺寸準(zhǔn)確、耐材性能良好、安裝方便、運(yùn)行穩(wěn)定的特點(diǎn)，比較適合煉鐵部高爐工況條件，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。因此按照方案3開始有計(jì)劃、分批次的進(jìn)行改造維修。到2014年11月24日，2#高爐在線26件直吹管完成了結(jié)構(gòu)優(yōu)化改造；到2014年12月24日，1#高爐在線26件直吹管完成了結(jié)構(gòu)改造優(yōu)化，至此，兩座高爐在線直吹管全部換為新維修件。

結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)改造優(yōu)化的直吹管，運(yùn)行穩(wěn)定，無(wú)漏風(fēng)、無(wú)發(fā)紅現(xiàn)象，溫度保持在280℃以下，從根本上解決了發(fā)紅、溫度高等問(wèn)題。為進(jìn)一步觀察直吹管運(yùn)行狀況，2016年10月31日，利用1#高爐計(jì)劃休風(fēng)機(jī)會(huì)，對(duì)26件直吹管內(nèi)襯工作情況進(jìn)行觀察，普遍無(wú)明顯沖刷、燒失減薄、裂紋現(xiàn)象，表面光潔，整體完好，能夠達(dá)到繼續(xù)運(yùn)行條件。（見表9）

表9    2016年12月25日測(cè)溫結(jié)果

3 結(jié)語(yǔ)

    縮小槍道夾角，前移槍道出口，利于煤槍更深的插入風(fēng)口小套中心部位，并能有效減小風(fēng)阻對(duì)槍道出口部位的破壞；加長(zhǎng)鋼頭長(zhǎng)度，增大鋼頭球面，增大與風(fēng)口小套接觸面積，提高冷卻效果，降低前端溫度；增大槍包體積，增加耐材厚度，延長(zhǎng)耐材壽命；縮小槍道內(nèi)徑，降低煤槍震顫對(duì)耐材的破壞；分段澆注，并采用優(yōu)級(jí)耐材，在增加耐材內(nèi)襯強(qiáng)度的同時(shí)，提高其耐急冷急熱性能，保持耐材結(jié)構(gòu)完整；增加不銹鋼保護(hù)層，降低導(dǎo)熱效果，減緩熱脹冷縮對(duì)前端薄弱內(nèi)襯造成的破損，延長(zhǎng)了使用時(shí)間。結(jié)構(gòu)改造優(yōu)化的直吹管，滿足了當(dāng)前工況條件下的高爐生產(chǎn)要求。