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高炉炉缸碳砖侵蚀大修及护炉措施

来源:未知 发布时间:2023-09-04 浏览次数: 1 次

2600m3高炉是某炼铁厂唯一一座高炉。高炉炉体采用砖壁合一的全冷却壁结构,炉缸为4段铜冷却壁,碳砖和陶瓷杯炉底炉缸结构,冷却系统为软水密闭循环系统。配有三座内燃式热风炉,炉顶上料系统选用串罐无料钟布料设备,煤气回收除尘系统采用干式布袋除尘技术,炉前设3个出铁口,冲渣系统采用嘉恒法水渣处理系统。

该座高炉于2010年11月开炉,2012年4月份由于1#铁口侧下方碳砖温度上升明显,原因为由于碳砖侵蚀严重。通过采取降低高炉冶炼强度,上钒钛矿护炉、风口喂线、及降低冷却水温等一系列护炉措施维持生产,虽然有一定的效果,但重大安全隐患严重制约高炉的生产,公司决定2012年9月~11月对高炉进行大修更换炉缸碳砖。

一代炉龄1年零九个月,期间共生产生铁2,731,665t,平均利用系数1.65t·d/m3。大修后,高炉有效容积2600m3,2012年11月16日开炉,第二代炉龄开始,目前运行效果较好。高炉各项参数见表1:

图片

01
高炉炉缸破损调查结果


(1)风口组合砖下沿圆周方向平均侵蚀深度30~50mm,最大侵蚀100mm左右,上沿完好。

(2)第四段冷却壁陶瓷杯保持完整,碳砖与陶瓷杯均没有侵蚀。

(3)第三段冷却壁非铁口区域陶瓷杯保持完整,碳砖与陶瓷杯均没有侵蚀,局部还发现了陶瓷杯前端残存的保护砖;只有在铁口区域中下部陶瓷杯被完全侵蚀,铁口下沿碳砖被侵蚀50mm左右。

(4)第二段冷却壁非铁口区域陶瓷杯保持完整;铁口侧上部侵蚀轻微,二段中部侵蚀最为严重,尤其以1#铁口为甚,在陶瓷杯垫上100~300mm范围内向内侵蚀1277mm(包含陶瓷杯),其中碳砖被侵蚀940mm。侵蚀轮廓为高度为第10层和第11层碳砖,圆周为1.4m,在向3号铁口方向出现直角过渡面,说明碳砖被整体漂移,所出现洞穴被铁水渗入加剧侵蚀;在向2号铁口方向呈逐渐过渡面,形成了明显的“象脚”状侵蚀,砖缝处也发现了钻铁的现象。几乎同样高度2号铁口侧碳砖侵蚀540mm,3号铁口碳砖侵蚀580mm。

(5)炉底陶瓷垫只在铁口侧侵蚀80~90mm,其他区域完好无损。

(6)在整个炉缸炉底区域内均未发现钒钛护炉所形成Ti(C,N)物质。并不能完全说明高炉喂线和采用钒钛矿护炉没有起到作用。

(7)炉缸电偶温度和水温差准确的显示侵蚀状态,尤其是1#铁口水温差最高的区域恰恰是侵蚀最严重的区域,提示只要检测点布置适当,配合数学模型可以真实反映炉缸侵蚀状态。

02
高炉炉缸破损调查分析


(1)使用C34作为NMD、NMA小块碳砖炭素胶泥,实践证实其固化不良,造成碳砖缝隙大直至发生位移;

(2)1号铁口侧碳砖局部碳砖整块漂浮,形成洞穴,造成铁水灌入;

(3)炉缸采用NMD、NMA小块碳砖,两种碳砖均属于石墨质碳砖,导热性好,但小于1μm气孔率指标低,易渗铁变形和粉化。两种小块碳砖在砌筑时形成砖缝几率大,易形成气塞影响导热效果。

(4)工程原因

2008年10月份砌筑完成后,经过了2008年和2009年两年冬天,C34受到低温影响产生粉化。

(5)投产初期多次非计划长期休风由于各种设备事故,在开炉前期高炉发生多次非计划休风,加上顺行影响,恢复炉子过程对炉缸温度场造成一定的波动,这对炉缸长寿不利。

(6)炉缸结构问题与大部分采用NMD、NMA小块碳砖与陶瓷杯结构的高炉相同,都存在导热与保温制度相矛盾的情况。

03
高炉长寿护炉措施


高炉一代炉役炉缸侵蚀严重,虽采取相应护炉措施,但未取得预期效果,分析侵蚀原因后新一代炉役开始采取以下长寿护炉取措施:

(1)加强原燃料质量管理、严格控制碱金属和Zn的入炉量,Zn负荷基本在15kg/t以内,严格控制碱金属、Zn含量高的原料使用,控制吨铁入炉碱金属<2kg/t,Zn<0.10kg/t。

(2)优化操作制度、稳定炉体热负荷

高炉第一代生产期间顺行状态一直不理想,崩滑料现象时有发生,气流分布不合理,在恢复炉况的时候炉温大幅波动。2013年5月开始逐步优化装料制度,增加矿石批重,适当提高料线深度,减轻边缘负荷,稳定中心气流的同时释放边缘气流。通过调整,既提高了高炉的透气性又使煤气流分布趋于合理,炉缸及炉身热负荷稳定,高炉难行状况明显改善,消除了由于壁体波动对炉况调剂带来的影响。

(3)改进冷却系统

一代高炉炉缸由于冷却水主管线管径小不能增加炉缸水量的原因,造成炉缸水量小,在二代高炉冷却水环管上增加了φ600mm管道,使炉缸水量由1900m3增加至2700m3。

(4)焊补炉体泄漏点、增加炉皮温度检测

炉体泄漏点是高炉的一个重大隐患,必须妥善处理。高炉对炉皮外漏部位进行焊补,温度高处采取外部打水冷却措施,每班定期对关键部位炉皮进行红外线测温,建立报警系统,保证炉皮冷却情况时刻处于可控状态。

(5)加强出铁管理

日常操作中合理选用开口机钻头直径大小,保证在合理时间范围内出净渣铁,尽量避免两场同时出铁的情况。采用间隔10分钟出铁,高炉铁口深度控制在3±0.2m,控制出铁时间在100分钟左右,将日出铁次数控制在12次左右。

改进炮泥质量。炮泥质量对稳定铁口深度有很大影响,炉役后期,4个铁口的通铁量有较大差异。通过合理地调配炮泥配比,可根据不同铁口的需求有针对性地使用不同强度的炮泥。

保护好泥套。在生产中要确保泥套的完整,每次出铁后认真进行检查,发现有缺陷必须重新制作新泥套。

(6)强化对冷却系统漏水情况监控

破损冷却壁向炉内漏水,将会促使炉缸碳砖的氧化,故应尽可能避免冷却系统向炉内漏水,一旦发现漏水尽快处理更换。定期分析炉顶煤气成分中H2的含量,实时监控冷却壁补水曲线波动情况,加强对现场冷却设备检查,综合判断冷却设备是否破损。

(7)制定温度控制标准

铜冷却壁控制在55±5℃,球墨铸铁冷却壁温度不允许长时间大于200℃,否则冷却壁内表温度可能超过400℃,将引起球墨铸铁的性能变差,强度和延伸率将迅速下降。6段冷却壁温度控制在50~60℃,8段冷却壁温度控制在80~130℃。



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