韶钢6号高炉炉体上涨原因分析及处理

2008年全国炼铁技术交流会论文集1韶钢6#高炉炉体上涨原因分析及处理邱国丁时明凌志宏韶钢炼铁厂摘要：韶钢高炉入炉原料中有害元素偏高，主要是受碱金属和铅锌的长期影响。6#高炉在开炉投产不到2年时间就出现高炉炉体上涨的现象。对此，采取定期排碱、炉外排铅等一系列措施以减轻有害金属的危害。从后期实施的效果来看，6#高炉炉体上涨的趋势得到了控制，高炉得以安全正常生产。关键词：炉体上涨排碱排铅1慨述韶钢6#高炉（有效容积750m3）于2002年12月18日点火投产，炉缸采用了陶瓷杯结构，炉缸底环砌9层400mm厚的半石墨焙烧碳块，陶瓷杯底盛铁水区域砌2层400mm厚的刚玉莫来石砖，上部砌复合棕刚玉砖。风口、渣口采用复合棕刚玉组合砖。铁口采用Al2O3-C-SiC组合砖。炉底是水冷炉底，在水冷封板上铺有4层400mm厚的半石墨焙烧碳块。考虑韶钢高炉原料中含铅量较高的情况，在炉底设置有“十字形”排铅槽及1个排铅孔。26#高炉炉体上涨情况6#高炉2002年12月开炉后快速达产，2003年实现全年平均利用系数2.558t/(m3.d)，燃料比555kg/t。2004年平均利用系数2.743t/(m3.d)，燃料比517kg/t，高炉生产取得了较好的生产技术经济指标。但在2004年3~4月，6#高炉炉底密封板边缘出现裂纹缝隙，泄漏煤气，当时对漏煤气处进行点火处理。2005年3~4月，高炉炉底密封板呈锅状上涨，后对炉底密封板进行加固、密封并灌浆处理。2005年5月，对炉底封板处炉壳相对标高进行测量，高炉炉壳涨高了75mm，至2005年底，实际涨高约120mm；从2004年11月开始对炉壳进行监控，做到每天检查,及时跟踪处理。（高炉炉体上涨趋势图如图1）20345675961051200204060801001201402004.122005.12005.32005.52005.82005.12005.12炉体上涨高度图16#高炉炉体上涨趋势图3炉体长高后的影响1)风口送风装置漏风。高炉耐材发生相变后体积膨胀，在热应力作用下，风口中套、小套易发生变形，小套与吹管、吹管与中节之间出现发红、漏风。从而导致高炉经常性事故休风。2008年全国炼铁技术交流会论文集22)炉缸变形。高炉炉缸部位局部炉皮出现变形、开裂。高炉炉缸部位耐材异常膨胀后，横向彼此挤压加剧，出现高炉砌体、炉皮涨裂，炉缸呈现锅底状，2007年高炉渣口大套及周围炉皮出现明显的开裂现象，高炉被迫休风20小时进行炉皮补焊、灌浆处理。3)高炉长高后对上部中间罐、受料斗造成挤压，影响中间罐的准确称量。4炉体上涨的原因分析4.1开炉后的炉壳正常膨胀6#高炉本体砌砖时风口与下部耐材之间设置了45mm的砖缝，其间填充了缓冲耐火泥浆（HCN-177L），在不考虑砖缝吸收膨胀的情况下，足以吸收碳砖和刚玉莫来石共18.3mm的热膨胀，因此，耐材正常的热膨胀不会导致炉体上涨。一般来说，6#高炉经过一年的生产至2003年12月，高炉炉壳、耐材等热膨胀和正常相变的膨胀应该完成。因此2004年3~4月开始出现的这种炉体上涨，主要原因是高炉本体耐材异常膨胀所致。当风口以下炉底炉缸耐材发生异常上涨时，会上抬风口大、中套，并通过焊在炉壳上的大套法兰上抬炉壳，最终导致炉底密封板开裂、炉底板上翘、炉体上涨。4.2炉料中有害元素引发耐材异常膨胀韶钢高炉入炉原料有害元素多，碱金属、铅、锌比重高（原料碱金属含量见表1）。表12006年入炉原燃料碱金属含量4.2.1碱害6#高炉陶瓷杯采用了刚玉莫来石及复合棕刚玉耐材结构。刚玉质耐材其自身的热膨胀系数较大，在铁水的高温环流侵蚀下，K、Na元素渗透到刚玉质高铝砖内并与之发生化学反应，形成相变，体积膨胀；同时部分耐材还会与碱金属形成钾长石和霞长石，发生更大的膨胀。4.2.2铅害铅的密度大，熔点低，很容易渗透、沉积到炉底耐材中，引起耐材的异常膨胀，甚至使炉底砖漂浮。因此，设计时在炉底第二层碳砖上设置了排铅孔，通过炉底排铅以缓解铅对耐材的侵蚀。但由于开炉后3年来排铅操作效果不佳，导致铅在炉底大量囤积。前期炉底炉缸砖衬每月平均上涨1mm，按一年上涨12mm计算，一年内炉底炉缸砖衬上涨的体积约0.7634m3,仅相当于约8.4吨铅的体积。按2004年高炉利用系数2.743t/(m3.d)，球团矿配比20％、单耗322kg/t，球团矿含铅约0.01％，则一年仅入炉球团矿带入高炉的铅量就达约23.2t，其中仅要(8.4/23.2=)36.2%的铅沉积在耐材中就可造成炉壳异常上涨12mm。月份123456789101112Na2O(kg/t)1.2751.1841.2340.9910.7160.7080.620.7040.9430.8540.8131.069K2O(kg/t)2.1873.6663.0892.8162.4142.5322.3882.7252.7563.1692.9113.0632008年全国炼铁技术交流会论文集35采取的措施5.1定期循环排碱韶钢入炉原料中碱金属含量偏高，尤其是地方矿中碱金属的含量高，碱金属在炉缸的富集量没能得到有效的抑制。高炉炉体上涨后，经过仔细研究分析认为：采取定期排碱制度，即每月进行为期一周排碱，达到消除碱害的目的。即通过降低炉渣碱度，造酸性炉渣，适当提高炉温，保证渣铁物理热和流动性，利用炉渣带走炉内的K2O、Na2O，减少碱金属在炉缸的富集，可以达到排碱的目的。5.2炉底排铅2004年11月开始要求每月进行一次排铅作业。由于长时间铅的大量聚集，头几次每次排铅量都在20吨左右。2005年12月由于炉壳长高势头过快，炉外排铅次数由原来的每月一次改为两次，及时排走炉底沉积的铅。使铅对炉底耐火材料的渗透等危害降低到最低程度。5.3改进风口送风装置风口中小套变形后使送风支管与风口小套的接触面漏风严重，有时甚至发红变形，不得不依靠外部喷水等措施维持生产，影响高炉的正常安全生产。为此对吹管进行改进，加长了吹管的深入小套的深度，同时对变形严重的风口中小套进行有计划的整体更换。5.4强化炉缸的管理1)对炉缸开裂部位进行补焊密封、灌浆处理。2)加强对炉底炉缸侵蚀和温度的监测，通过红外线测温仪对炉缸开裂部位炉皮温度进行横班监控，建立完善的炉皮温度趋势图。3)适当提高炉缸部位的冷却强度。4)在炉壳与耐材缝隙中灌入高导热碳素料，减轻耐材热负荷，抑制炉缸风口区域煤气的窜行。5)炉底上翘部位产生的裂缝处采用契型钢垫拉住炉基上下炉壳，并在外面包弧形钢板封堵煤气（具体见示意图2）。图26#高炉炉底上翘情况长高高度弧型钢板炉基契型钢垫2008年全国炼铁技术交流会论文集46采取措施后的效果通过采取以上措施后，高炉炉体长高速度得到明显控制，长高速度由2005年的120mm/年降为2007年的2mm/年。（具体情况见图3）151102550204060801001202004200520062007长高速度图3采取措施后6#高炉炉体长高速度情况7结语高炉生产过程中必须高度重视有害元素对高炉炉体的影响，对其在源头上得不到控制的必须采取相应的措施加以抑制，确保高炉的安全正常生产。