大型高炉铁口喷溅的危害、原因及其处理方法

王宝海 姜彦冰 李伟伟 姜曦 

鞍钢股份鲅鱼圈钢铁分公司炼铁部1号高炉（4038m3）于2008年9月6日开炉，2号高炉（4038m3）于2009年4月26日开炉，两座高炉在开炉以后都有过不同程度的铁口喷溅问题。鞍钢鲅鱼圈公司炼铁部通过分析铁口喷溅机理和铁口通道温度，结合生产实践，总结出了一套解决高炉铁口喷溅问题的行之有效的方法。 

铁口喷溅的危害 

鞍钢股份鲅鱼圈钢铁分公司炼铁部两座高炉自投产以来均有不同程度的铁口喷溅问题。 

铁口喷溅主要有以下几个方面的危害：一是从出铁开始即有喷溅物，高炉的除尘达不到要求，造成环境污染。二是喷溅物加大了炉前工人的劳动强度。三是高炉铁口喷溅，炙热的渣铁飞溅，极易发生烧烫伤事故，是高炉生产中极大的安全隐患。四是喷溅物堆积在主沟两侧，在堵铁口作业时易出现抗炮的现象，易损坏炉前设备，严重时会产生堵不上炮的事故，给高炉的操作带来隐患。五是铁口喷溅严重影响主沟耐材的寿命。六是由于喷溅，高炉渣铁出不净，直接影响高炉炉况顺行，严重影响高炉的产量，造成较大的经济损失。高炉喷溅造成铁量损失，影响高炉经济指标。 

铁口喷溅的原因 

高炉生产时，铁口孔道在高炉炉内高压和液态渣铁自身重力的共同作用下，将液态渣铁定期排放出来。如果铁口孔道发生窜气现象，在排放渣铁时，炉缸内的高压煤气流混入到铁口孔道的铁流中，打破了原有的动力平衡稳定性，造成液态渣铁在排出铁口泥套时产生喷溅。 

铁口孔道窜气主要有以下几个方面的原因：一是鲅鱼圈高炉铁口部位炉墙是采用小块碳砖和刚玉预制件整体砌筑而成，铁口孔道横向交叉方向上的砖缝以及铁口孔道泥芯外环和碳砖之间捣打料致密程度差，是铁口孔道产生窜风的主要因素。二是冷却壁间的缝隙窜气。鲅鱼圈高炉冷却壁间隙采用碳化硅捣打料填充，间隙狭小、施工困难，开炉后碳化硅捣打料干燥收缩，出现缝隙，形成煤气通道。三是风口各套与风口组合砖之间缝隙窜气。鲅鱼圈高炉风口与风口组合砖之间填充有缓冲泥浆，高炉投入生产后受温度影响，风口及组合砖热膨胀系数有差异，缓冲泥浆干燥收缩，会形成风口区域煤气泄漏通道。四是炉缸耐材砌体间隙窜气。鲅鱼圈高炉炉缸耐材采用微孔小块碳砖。碳砖之间需要用专用灰浆填充，砌筑时如果灰浆不够饱满或者砖缝超标，就会形成煤气泄漏通道。五是炉壳与冷却壁之间的缝隙窜气。鲅鱼圈高炉炉壳与冷却壁之间采用自流式耐火泥浆填充。在高炉投产后，泥浆干燥收缩产生裂缝，形成煤气泄漏通道。 

由于上述原因，从高炉内泄漏的煤气，经过各种缝隙和通道窜进铁口孔道内。在出铁过程中，煤气与铁水接触，形成铁口喷溅。 

铁口喷溅的处理 

在铁口及风口区域采用压浆方法，压入流体耐材，当流体耐材凝固后堵塞窜入铁口的煤气通道，从而解决铁口喷溅的问题。铁口压浆流体压入料理化指标见附表。 

压浆条件的确定。一是高炉休风时在炉皮开孔，并焊好阀门。二是高炉生产时将阀门定期打开一段时间，让炉内的气体冲出，形成贯通的孔道。三是高炉再次休风时，将压浆料充分压入该孔隙，从而封闭煤气通道，解决铁口喷溅问题。四是选择合适的设备压力，如果压力选择过大，会对冷却壁造成伤害；而压力太小则达不到压入效果。根据经验，设备出口的压力设定在25MPa比较合适。如果冬季施工，压入料流动性差，设备出口压力可调整到25MPa。五是选择合适的压入材料，其凝固温度最好大于40℃，马夏值在20MPa左右比较合适。六是压浆料保持自流状态，满足压浆机的要求，流速达到1m3/h以上。材料不能太干，以免在进入铁口孔道后，因温度高材料凝固较快，不利于堵塞风道。七是人员操作必须熟练，要保证压浆的均匀性、连续性。 

鲅鱼圈高炉压浆技术实践。鲅鱼圈炼铁部2号高炉治理铁口喷溅压浆的方法分为3种：风口区域炉皮压浆、铁口区域炉皮压浆、铁口孔道压浆。 

风口区域炉皮压浆。风口区域炉皮压浆的主要目的是通过压浆料堵塞风口区域（第六段风口冷却壁）至铁口区域（第三段铁口冷却壁）的垂直距离上炉皮与冷却壁之间的煤气通路，防止风口区域的煤气窜入铁口而导致铁口喷溅。风口区域炉皮压浆能有效防止因风口漏水而引起的铁口喷溅。 

高炉休风时在第五段冷却壁与第六段风口冷却壁交界线圆周方向上均匀开4个孔，并安装上阀门。高炉正常生产时将阀门定期打开一段时间，让炉内的气体冲出，形成贯通的孔道。高炉再次休风的时候，将压浆料充分压入该孔隙，从而封闭煤气通道，阻止风口区域煤气向铁口窜气。 

铁口区域炉皮压浆。铁口区域炉皮压浆可以增强铁口区域炉皮与冷却壁之间的密封性，防止煤气窜入铁口孔道，造成铁口喷溅。 

在高炉每个铁口下方炉皮上开2个孔（共8个孔），并焊接上阀门，在高炉休风时，将软质压浆料通过孔道压入铁口区域炉皮与冷却壁之间。 

铁口孔道压浆。通过铁口孔道压浆方式，将软质压浆料压入铁口孔道，堵塞煤气通过炉缸耐材窜入铁口孔道的缝隙，从而防止铁口喷溅。每次在高炉改铁口之前3天，该部组织人员对要使用的铁口进行新开铁口孔道压浆工作———用开口机直径65mm钻头将铁口钻到3.0m深，利用泥炮、密封炮头实现密封，并利用压浆机从密封炮头压浆口进行铁口孔道压浆操作。 

综上所述，出铁口喷溅的原因很多，最可能的原因是铁口周围出现裂纹，同时，裂纹相互交错形成贯通气孔。当高炉气体或冷却水通过裂缝进入铁口，就造成铁口出铁的喷溅。 

采用高性能树脂炮泥可以有效解决部分铁口喷溅的问题。通过软质耐材压入的方式，能根治大部分铁口喷溅的问题。 

如果在高炉建设时就采用微膨胀和高凝固点的压浆料，可以抑制铁口喷溅的形成。新建高炉烘炉后，炉内装料时即进行一次铁口及风口区域的压入工作，可以减少开炉后的压入次数，有效地节省投资。 

治理高炉铁口喷溅要先查明造成铁口喷溅的原因，再根据原因对症下药，才能有效解决铁口喷溅的问题。