论文部分内容阅读
摘 要：对汉钢2#高炉炉缸烧漏事故进行了调查分析，认为炉缸烧漏的主要原因是一代炉龄到期，炉缸炉底碳砖侵蚀严重，又加上冶炼含有铅锌的原料，导致炉缸炉底铅富集，加速碳砖破损，从而导致炉缸烧漏，并提出今后应采取的措施和建议。
关键词：高炉 炉缸 烧漏 分析
中图分类号：TN2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）06（a）-0063-01
汉钢2#高炉（450 m3）自2008年开炉生产以来，高炉运行平稳，生产指标逐步提高，因炉顶设备更换为无料钟炉顶后，热风压力和炉顶压力都得到提高，高炉利用系数由中修前的2.8 t/m3·d提高到3.1 t/m3·d。2008年7月开始炼铁厂三座高炉较大比例配用本地球团矿（硫酸渣和精矿粉焙烧而成），而本地球团矿中铅、锌和砷的含量大大超过公司内控制标准，在本地球团矿配加达到15%以上时，从铁口炮泥往外渗铅，每炉铁后，渣、铁沟里都有铅，渣沟的流嘴处吊着5～10 kg的铅坠子，休风换风、渣口小套时，铅、锌液会不断流出。陆续3年使用含铅锌的球团矿致使高炉内重金属积存严重超标。2012年2月2日9：52′，2#高炉发生了炉缸烧漏事故，从炉缸烧漏处排出的铅液（块）总重约2.5 t，排放的炉渣约10 t左右。事故发生后，高炉大放风、采取紧急切煤气和出铁等措施，于10：20′左右高炉安全休风。因炉缸烧漏时高炉刚出完铁19分钟，铁面尚未到达炭砖开裂高度，从而避免一起恶性事故。
1 炉缸烧漏前的高炉维护
1.1 炉缸生产现状调查
2011年10月份，炼铁厂对2#高炉生产运行进行了细致的调查分析，认为高炉炉缸存在着较大的安全生产隐患。炉缸冷却壁水温差偏高（2.1 ℃～3℃）、炉底温度波动大，炉料中碱金属及有害元素（Pb、Zn、As）含量高，高炉操作面临炉役后期风险加大的不利局面。
1.2 护炉措施
针对高炉炉缸隐患，2011年10月25日炼铁厂制定并下发了《高炉护炉措施》。
（1）降低冶炼强度，强化炉况工艺管理与操作，发展中心、抑制边缘气流，严格控制低料线、减少或杜绝高炉崩料悬料，促进炉况长期顺行。（2）配加钒钛球团矿护炉，减少本地球团矿使用。（3）强化风、渣口区和炉缸冷却壁水温差的测量与监控，看水工每班必须检查炉缸四次，并要求每班认真测量1～3段冷却壁水温差及炉壳表面温度不少于两次。（4）利用红外线测温设施对炉缸炉壳表面温度定时、逐块测量。（5）严格控制八段及以上冷却壁水量，强化高炉下部冷却。（6）严格控制[Si]在0.4%～0.7%；[S]在 0.015%～0.040%；[Ti]在0.15%～0.20%。（7）禁止高炉配加锰矿、萤石洗炉。（8）强化铁口操作与维护，出尽渣铁。（9）炉前工配备专用防尘口罩，加强炉前除尘设备管理，保证员工身心健康，减少环境污染。
2 炉缸烧漏情况调查
2.1 烧穿部位
2#高炉发生了炉缸烧漏事故，停炉后现场调查确认，发现炉缸烧漏位置在南渣口下方炉缸二段第8块与第9块冷却壁之间、距渣口大套法栏下沿约400 mm处。
2.2 侵蚀状况
（1）冷却壁：炉缸一至三段为光面冷却壁，由于渣铁侵蚀，以及铅富集，导致环形炭砖开裂，铅和炉渣通过第二段第八块冷板（2～8）与第九块冷板（2～9）之间的缝隙烧损炉壳流出。（2～8）冷板与（2～9）冷板位于南渣口下方，因正对安装接缝处三层环形炭砖纵向开裂，与炉内贯通，铅液从裂缝渗出，破坏掉冷板竖缝填料，直接与炉壳接触，随温度变化而对炉壳产生巨大径向压力，胀破炉壳，积存的铅液流出之后，炉渣随之倾泄而出，烧损冷板，面积达0.6 m2。
（2）炉缸环形炭砖：2#高炉共9层环形炭砖，在清理炉缸时，发现整个炉缸环形炭砖有三处大的裂缝，分别在铁口、两个渣口处，环形炭砖中渗铁多处，砖衬较薄。
①炭砖裂缝：炉缸烧漏，主要是因为正对（2～8）冷板与（2～9）冷板接缝的炭砖处开裂所致。该裂缝处位于南渣口正下方，纵向有一条通透裂口，与（2～8）和（2～9）冷板间竖缝相平。距法兰高度200 mm、350 mm、600 mm处，炭砖裂缝宽度分别约为600 mm、110 mm、
320 mm，裂缝近于垂直到一段冷板上沿，共计高708 mm，裂缝内充满残铁、渣及不连片的铅片。
②环形炭砖侵蚀：铁口中心线下100 mm处，环形砌炭砖有一条向外环形凹槽，是渣铁排出时环流冲刷所致。铁口框处侵蚀最深，残余砖厚仅330 mm，南渣口下方砖厚约420 mm，西渣口下方砖厚约480 mm，铁口北面砖厚仅120 mm。环形炭砖块与块、层与层之间都有铅和铁，铁口下方最多。
（3）炉底侵蚀：此次扒炉后在清理炉底炭砖时，发现从炉基耐热混凝土到炉身砖衬之间都含铅。南渣口下方一段冷板（1～9）和（1～10）与炉壳间所灌泥浆全被铅片包围，在两块冷板与炭砖间有连片铅片；各层炭砖水平面铅片厚约10 mm；在残铁底部与第二层炭砖侵蚀面内，有直径约3500 mm的椭圆形铅饼，重约1500 kg；在碳素捣料与混凝土界面上，有一直径达600 mm、厚约10 mm的圆形铅饼。炉底侵蚀最最深处，残余炭砖厚约540 mm，中心炭砖布满裂纹，最宽处约5 mm。
3 分析
（1）2#高炉服役时间长，未能及时停炉大修是本次炉缸烧漏的重要原因。2#高炉2003年2月大修开炉至2012年2月历时8年10个月，单位出铁量达到6634.10 t，已属炉役末期；且炉缸炭砖破损、侵蚀加剧，致使炉缸烧漏的机率增大。（2）原料中铅和锌等重金属含量超标，是这次炉缸烧漏直接原因。从2008年到2012年2月份，高炉吃进本地球团矿中，铅、锌含量最高达到了0.31%，超过公司内控标准的3～6倍。因球团矿带入的铅量最高达0.315 kg/t Fe，铅负荷最高达 0.356 kg/t Fe。（3）2#高炉渣口部位采用粘土浇注料与环形炭砖结合砌筑，存在较大的工艺缺陷。浇注料与环形炭砖不是同一种材质，在高温条件下，易产生裂纹，渣铁极易侵蚀炉缸环形炭砖及砌缝；日常放渣时又对渣口附近耐火材料造成的冲刷，致使渣口下方的炭砖被大量侵蚀，环形炭砖逐步形成贯通缝。（4）每年的年修焖炉及设备大检修，频繁开、停炉造成的高炉工艺性升温与降温，以及炉役后期的过分强化，对炉缸炭砖的破坏有着不可估量的负面影响。（5）晚点出铁、边缘气流抑制不够、工艺休风多等因素，加剧了炉缸内铁水环流对炉缸炭砖的侵蚀和炉缸热负荷的过度增加，加剧了炉缸炭砖的破损。
4 结语
（1）定期对入炉矿中碱金属及Pb、Zn、As含量的检验，并根据化学成分调整配料方案，降低有害元素的入炉负荷，定期适时对炉底排铅。（2）在炉役后期，及时成立护炉小组，制定护炉措施，加强冷却水温度、压力的监控。高炉操作上控制合适的冶炼强度，控制边缘、发展中心，减少铁水环流对炉缸的侵蚀强度。（3）采用适量的钒钛磁铁矿配加在炉料中，形成适量的含钛炉渣以保护炉缸和炉底。
关键词：高炉 炉缸 烧漏 分析
中图分类号：TN2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）06（a）-0063-01
汉钢2#高炉（450 m3）自2008年开炉生产以来，高炉运行平稳，生产指标逐步提高，因炉顶设备更换为无料钟炉顶后，热风压力和炉顶压力都得到提高，高炉利用系数由中修前的2.8 t/m3·d提高到3.1 t/m3·d。2008年7月开始炼铁厂三座高炉较大比例配用本地球团矿（硫酸渣和精矿粉焙烧而成），而本地球团矿中铅、锌和砷的含量大大超过公司内控制标准，在本地球团矿配加达到15%以上时，从铁口炮泥往外渗铅，每炉铁后，渣、铁沟里都有铅，渣沟的流嘴处吊着5～10 kg的铅坠子，休风换风、渣口小套时，铅、锌液会不断流出。陆续3年使用含铅锌的球团矿致使高炉内重金属积存严重超标。2012年2月2日9：52′，2#高炉发生了炉缸烧漏事故，从炉缸烧漏处排出的铅液（块）总重约2.5 t，排放的炉渣约10 t左右。事故发生后，高炉大放风、采取紧急切煤气和出铁等措施，于10：20′左右高炉安全休风。因炉缸烧漏时高炉刚出完铁19分钟，铁面尚未到达炭砖开裂高度，从而避免一起恶性事故。
1 炉缸烧漏前的高炉维护
1.1 炉缸生产现状调查
2011年10月份，炼铁厂对2#高炉生产运行进行了细致的调查分析，认为高炉炉缸存在着较大的安全生产隐患。炉缸冷却壁水温差偏高（2.1 ℃～3℃）、炉底温度波动大，炉料中碱金属及有害元素（Pb、Zn、As）含量高，高炉操作面临炉役后期风险加大的不利局面。
1.2 护炉措施
针对高炉炉缸隐患，2011年10月25日炼铁厂制定并下发了《高炉护炉措施》。
（1）降低冶炼强度，强化炉况工艺管理与操作，发展中心、抑制边缘气流，严格控制低料线、减少或杜绝高炉崩料悬料，促进炉况长期顺行。（2）配加钒钛球团矿护炉，减少本地球团矿使用。（3）强化风、渣口区和炉缸冷却壁水温差的测量与监控，看水工每班必须检查炉缸四次，并要求每班认真测量1～3段冷却壁水温差及炉壳表面温度不少于两次。（4）利用红外线测温设施对炉缸炉壳表面温度定时、逐块测量。（5）严格控制八段及以上冷却壁水量，强化高炉下部冷却。（6）严格控制[Si]在0.4%～0.7%；[S]在 0.015%～0.040%；[Ti]在0.15%～0.20%。（7）禁止高炉配加锰矿、萤石洗炉。（8）强化铁口操作与维护，出尽渣铁。（9）炉前工配备专用防尘口罩，加强炉前除尘设备管理，保证员工身心健康，减少环境污染。
2 炉缸烧漏情况调查
2.1 烧穿部位
2#高炉发生了炉缸烧漏事故，停炉后现场调查确认，发现炉缸烧漏位置在南渣口下方炉缸二段第8块与第9块冷却壁之间、距渣口大套法栏下沿约400 mm处。
2.2 侵蚀状况
（1）冷却壁：炉缸一至三段为光面冷却壁，由于渣铁侵蚀，以及铅富集，导致环形炭砖开裂，铅和炉渣通过第二段第八块冷板（2～8）与第九块冷板（2～9）之间的缝隙烧损炉壳流出。（2～8）冷板与（2～9）冷板位于南渣口下方，因正对安装接缝处三层环形炭砖纵向开裂，与炉内贯通，铅液从裂缝渗出，破坏掉冷板竖缝填料，直接与炉壳接触，随温度变化而对炉壳产生巨大径向压力，胀破炉壳，积存的铅液流出之后，炉渣随之倾泄而出，烧损冷板，面积达0.6 m2。
（2）炉缸环形炭砖：2#高炉共9层环形炭砖，在清理炉缸时，发现整个炉缸环形炭砖有三处大的裂缝，分别在铁口、两个渣口处，环形炭砖中渗铁多处，砖衬较薄。
①炭砖裂缝：炉缸烧漏，主要是因为正对（2～8）冷板与（2～9）冷板接缝的炭砖处开裂所致。该裂缝处位于南渣口正下方，纵向有一条通透裂口，与（2～8）和（2～9）冷板间竖缝相平。距法兰高度200 mm、350 mm、600 mm处，炭砖裂缝宽度分别约为600 mm、110 mm、
320 mm，裂缝近于垂直到一段冷板上沿，共计高708 mm，裂缝内充满残铁、渣及不连片的铅片。
②环形炭砖侵蚀：铁口中心线下100 mm处，环形砌炭砖有一条向外环形凹槽，是渣铁排出时环流冲刷所致。铁口框处侵蚀最深，残余砖厚仅330 mm，南渣口下方砖厚约420 mm，西渣口下方砖厚约480 mm，铁口北面砖厚仅120 mm。环形炭砖块与块、层与层之间都有铅和铁，铁口下方最多。
（3）炉底侵蚀：此次扒炉后在清理炉底炭砖时，发现从炉基耐热混凝土到炉身砖衬之间都含铅。南渣口下方一段冷板（1～9）和（1～10）与炉壳间所灌泥浆全被铅片包围，在两块冷板与炭砖间有连片铅片；各层炭砖水平面铅片厚约10 mm；在残铁底部与第二层炭砖侵蚀面内，有直径约3500 mm的椭圆形铅饼，重约1500 kg；在碳素捣料与混凝土界面上，有一直径达600 mm、厚约10 mm的圆形铅饼。炉底侵蚀最最深处，残余炭砖厚约540 mm，中心炭砖布满裂纹，最宽处约5 mm。
3 分析
（1）2#高炉服役时间长，未能及时停炉大修是本次炉缸烧漏的重要原因。2#高炉2003年2月大修开炉至2012年2月历时8年10个月，单位出铁量达到6634.10 t，已属炉役末期；且炉缸炭砖破损、侵蚀加剧，致使炉缸烧漏的机率增大。（2）原料中铅和锌等重金属含量超标，是这次炉缸烧漏直接原因。从2008年到2012年2月份，高炉吃进本地球团矿中，铅、锌含量最高达到了0.31%，超过公司内控标准的3～6倍。因球团矿带入的铅量最高达0.315 kg/t Fe，铅负荷最高达 0.356 kg/t Fe。（3）2#高炉渣口部位采用粘土浇注料与环形炭砖结合砌筑，存在较大的工艺缺陷。浇注料与环形炭砖不是同一种材质，在高温条件下，易产生裂纹，渣铁极易侵蚀炉缸环形炭砖及砌缝；日常放渣时又对渣口附近耐火材料造成的冲刷，致使渣口下方的炭砖被大量侵蚀，环形炭砖逐步形成贯通缝。（4）每年的年修焖炉及设备大检修，频繁开、停炉造成的高炉工艺性升温与降温，以及炉役后期的过分强化，对炉缸炭砖的破坏有着不可估量的负面影响。（5）晚点出铁、边缘气流抑制不够、工艺休风多等因素，加剧了炉缸内铁水环流对炉缸炭砖的侵蚀和炉缸热负荷的过度增加，加剧了炉缸炭砖的破损。
4 结语
（1）定期对入炉矿中碱金属及Pb、Zn、As含量的检验，并根据化学成分调整配料方案，降低有害元素的入炉负荷，定期适时对炉底排铅。（2）在炉役后期，及时成立护炉小组，制定护炉措施，加强冷却水温度、压力的监控。高炉操作上控制合适的冶炼强度，控制边缘、发展中心，减少铁水环流对炉缸的侵蚀强度。（3）采用适量的钒钛磁铁矿配加在炉料中，形成适量的含钛炉渣以保护炉缸和炉底。