高炉风口大量破损原因分析

高炉风口大量破损原因分析来源：焦刚文章发表时间：2009-03-10 风口套等对于高炉系统来讲，是重要的工艺设备，一般企业对于风口套进行的都是寿命管理，实行定期更换。

假若高炉出现大量风口损坏的情况，意味着高炉操作或者冶炼条件发生了重大的变化。

风口破损需要休风更换，而无计划休风是高炉生产的大忌，因此，减少风口破损意义重大。

这里作者就A厂风口损坏的原因进行简要分析，便于对照找出防范的措施。

1、前言一般情况下，高炉的风口小套都是寿命管理，实行定期更换。

若高炉风口小套出现非正常损坏，对连续性非常强的高炉工艺非常不利。

除休风对产量的影响外，还包括漏水导致燃料比升高、高炉炉凉，损坏炉缸耐火材料等。

频繁的休风还会导致软熔带位置变化，上部形成炉墙结厚甚至结瘤，下部导致炉缸不活直至堆积。

所以，降低风口损坏导致的休风是必须的。

这里就A企业的风口破损进行分析。

2、风口损坏的数量统计为便于分析，特对A厂2007年、2008年各月风口损坏的数量、方式进行了数学统计，如表1，表2所示。

表1 A厂风口破损的数量（个）———————————————————————————————————————1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月合计———————————————————————————————————————2007年 4 4 12 3 17 4 11 7 24 33 17 18 1542008年 19 15 11 21 17 22 9 19 27 19 34 15 228 ———————————————————————————————————————表2 A厂风口破损的方式——————————————————————烧漏磨漏裂纹合计——————————————————————2007年 140 1 13 1542008年 211 2 15 228——————————————————————由于风口破损主要方式是风口烧漏，因此对2008年风口烧漏的部位进行统计分析，得出如下比例，见表3。

表3 2008年风口烧漏部位的比例统计——————————————————————上部烧漏下部烧损前端烧损合计——————————————————————2008年 81.25% 12.50% 6.25% 100%——————————————————————从统计的数据可以看出：2007年，除9月、10月外，A厂高炉损坏风口个数月均量差不多；2008年，除7月和11月外，损坏风口个数月均量差不多。

总体来讲，A厂高炉风口的破损数量是比较多的，其中又以烧漏为主要破损方式，说明在高炉操作方面存在一定问题。

3、风口破损的可能原因3.1与操作无关的客观因素风口破损的原因很多，有许多是客观条件造成的，比如风口的结构、制造质量、冷却水的压力、流速等，这些是高炉短期不可能改变的，和高炉操作无关。

现在，由于风口的结构、制造质量不断提高，这两个因素已经不是风口破损的主要原因，但质量原因造成的损坏现象仍然存在。

这样的风口漏水被更换下来，漏水处经过处理，一般有针眼等孔隙可见，并且漏水的孔洞呈现外小内大（和由于铁水熔化的孔洞外大内小有明显区别）。

对于风口质量形成的裂纹漏水，一般发生在焊缝处。

但是裂纹漏水不一定就是质量问题，有些风口本身质量没有问题，但受到高炉炉况、冷却等多种因素影响，风口在承受瞬间巨大的热负荷时，在热梯度作用下，也可使风口产生裂纹而漏水。

在冷却方面，有单位做过试验，随着冷却水流速的不断提高，冷却强度加强，即使风口浸在铁水里面，也不会熔化。

但高压、高流速并不是最经济的选择，一般450～1000 m3高炉的风口冷却水流速选择在7～11 m/s之间。

A厂450 m3高炉风口区域的水压在0.85 MPa，水流速度为6.1 m/s；1000 m3 A1号高炉风口区域的水压在1.15 MPa，水流速度在8.3 m/s；1000 m3A2号高炉风口区域的水压在1.08 MPa，水流速度在7.7 m/s。

从水压、流速来看，属于偏低的水平，不过仍然可以维持足够的冷却能力，应该不是风口破损的主要原因。

3.2操作原因一般情况，高炉的操作才是导致风口大量破损的主要原因，主要有下面几种：第一，高炉边缘过度发展。

由于边缘气流过剩，高炉在边缘的反应增加，生成的渣铁量也大，相对于正常情况下渣铁沿风口回旋区表面进入炉缸，此时就会出现少量渣铁沿炉墙下滴，当有少量渣铁滴打在风口上端，就会造成风口损坏。

这种原因造成的风口烧损部位一般多在风口的上部，烧漏的孔洞多呈现外大内小，类似水滴石穿的现象。

边缘过度发展时，通过风口镜，还可以看到风口前比较频繁的升降现象。

第二，高炉炉缸不活，有堆积。

无论是中心堆积还是边缘堆积，都会造成炉缸容积变小。

由于高炉的出铁次数、时间一般都是固定的，所以同等情况下，炉缸堆积后，渣铁面将比原来升高，高炉在外部就会表现出压量关系紧张，料慢等现象，炉内渣铁就容易把风口烧毁。

有时由于外围事故，延迟了出铁时间，也可能造成风口烧损。

不过，炉缸堆积造成风口破损最主要的原因是：炉缸堆积后，高炉死焦堆透液性变差，致使风口前有渣铁聚集，从而烧坏风口。

如高炉炉凉后恢复炉况，常常会造成大批的风口破损，其最主要的原因就是炉缸死焦透液性能差，加上刚刚生成的渣铁物理热低、流动性差，不能及时渗透到炉缸，渣铁在风口前聚集所致。

这类原因造成的风口烧损部位一般多在风口的下部。

第三，高炉鼓风动能不足。

比如高炉长期减风，风口面积不及时调整，由于鼓风动能不足，风口回旋区变小，渣铁就可能烧损风口的前端。

第四，高炉不顺，悬坐料原因。

悬料后，减风坐料甚至休风坐料，存在风口灌渣的可能，从而使风口烧损；也可能料柱从上部突然下落，导致风口破损，特别是长时间顽固悬料，更是危险。

曾经就有企业因为长时间恶性悬料，坐料时把风口砸掉的事故发生。

第五，喷煤工艺中煤粉冲刷的原因。

高炉喷吹煤粉后，由于喷枪枪位不正，可使风口在很短时间内被磨漏。

即使枪位很正，煤粉的摩擦对风口的磨损也是非常严重的。

有企业统计数据表明，煤粉的磨损可使风口内径每月扩大0.5～0.8 mm。

因此煤比较高时，不能忽略煤粉冲刷的影响。

总结风口损坏的原因：前三个都是铁水烧坏风口，后两个原因主要是机械力作用。

铁水烧坏风口小套的机理主要是存在固液相反应，其反应温度只有700多度，炉内小套表面很容易达到这一温度，只要有液态铁水与铜套接触，就会烧坏风口。

当然，风口损坏的原因还很多，但一般都会通过上面几种形式表现出来，比如原、燃料中的有害元素造成炉渣粘稠，导致炉缸堆积，从而损坏风口等。

根据表3的统计，结合风口烧损的原因分析，A厂风口破损的最主要原因可能是高炉边缘过度发展。

4、减少风口烧损的主要措施根据上述分析得知，A厂高炉边缘较发展，应采取相应措施减少风口的损坏。

因此，对该厂的焦炭强度和烧结矿粒级进行了统计，得出以下比例，见表4。

表4 焦炭转鼓强度和烧结矿粒级统计———————————————————焦炭转鼓强度烧结矿粒级比例（%）———————————————————M25 M10 ≤5mm 5-10 mm89.75 7.80 2.51 36.79———————————————————从统计数据可见，焦炭强度属于中等水平，但烧结矿小于10mm粒级则属于很差的水平，合计约40%。

A厂要想减少风口大量破损的状况，首先，必须改变烧结矿的粒级，提高烧结矿的强度，避免高炉为维持顺行被迫采取边缘发展的操作思路；其次，保持合理的鼓风动能，加强操作，防止悬料的发生；最后，若条件允许，可以改造冷却水系统，提高风口冷却水的压力、流速，降低来水温度，达到强化冷却的目的，则可大大降低风口的破损率。

5、结论(1) 风口大量损坏，对连续生产的高炉工艺极为不利，必须采取有效措施降低风口的破损率。

(2) 风口损坏和高炉操作密切相关，但只有改变了原、燃料情况，高炉才可能采取最经济的操作制度，从根本上消除风口破损的原因。

(3) 经济允许，将风口水压提高到设计中等水平，提高冷却水流速，强化冷却，从外围上改善不利的因素，为减少风口破损创造条件。

1、高炉冷却设备漏水的检查检查漏水时，若从风口各套接触面之间往外渗水，或固定螺栓与护管焊缝处炉皮渗水，则判定为漏水。

若煤气成分中H2含量比平时上升0.5%，则为漏水征兆。

若出水发白，并带有白线，为漏水征兆。

出水头向外喷煤气、喷火则判定为漏水。

用煤气测试法检查冷却壁漏水时，用煤气测试管从出水管口抽气，观察煤气测试管的颜色变化来判断冷却壁是否漏水。

用点燃法检查冷却壁漏水时，用明火试点，看是否能引燃出水头的煤气。

如将煤气点燃，则判定为冷却壁漏水。

用关水法检查冷却壁漏水时，通过逐步关小水量，使冷却壁出水管的压力小于炉内煤气的压力，如果水中有气泡或喘气现象则判定为冷却壁漏水。

2、高炉冷却壁损害的主要原因高炉冷却壁损害的主要原因有：（1）进水水管根部受剪切力断裂。

剪切力产生的原因是新安装的冷却壁在开炉不久，由于炉壳和冷却壁热膨胀的量不同，而产生上下方向的剪切力。

（2）近几年高炉不断强化后，因热量过大，现有材质、结构与冷却强度的冷却壁不能承受而发生冷却壁烧坏；特别是炉役中后期炉腹、炉身冷却壁烧坏较多。

（3）冷却水质差。

水中含悬浮物太大时，在冷却壁中沉淀或水中含有较高的钙、镁碳酸盐，在冷却壁中形成水垢，不仅缩小了冷却壁内水管的内径，降低了冷却强度，而且水垢的导热性差，易烧坏冷却壁。

（4）高炉操作因素的影响。

炉温波动大，对炉腹、炉腰冷却壁渣皮起破坏作用，长期发展边缘气流或发生管道行程会造成冷却壁热流量过大等。

（5）冷却壁铸造质量差，因高炉发生急冷急热时，造成冷却壁断裂。

综上所述，延长高炉寿命的对策可以归纳为：改进高炉操作，采用合理的冷却制度，改进冷却设备的结构、材质和冷却水的水质，及时准确掌握冷却设备所处的热负荷状态，实行强化冷却。

3、冷却壁损坏的处理确定冷却壁漏水后，要判断漏水的严重程度。

对漏水量不大的冷却壁，采取关小进水阀门的办法，使冷却壁内谁的压力接近炉内煤气压力，使其得到动态平衡，既保证冷却壁冷却，又能减少水的流入。

漏水严重时要及时将出水头堵死，同时关闭进水阀门，并在外部喷水冷却。

利用休风检修机会对损坏的冷却壁用铜冷却棒代替。

对于损坏的冷却壁，外部喷水冷却工作要保证连续均匀，定期清理氧化铁皮，提高冷却效果。

4、风口破损的原因风口损坏的部位总是在露出的风嘴部分，大部分是在外圆柱的上面，下面和端面上发生。

风口的损坏原因主要有以下几种：1) 熔损这是风口常见的损坏原因。

在热负荷较高时，如风口和液态铁水接触时，风口处热负荷超过正常情况的一倍甚至更高，如果风口冷却条件不好(如冷却水压力、流速、流量不足)，再加上风口前端出现的Fe—Cu合金层恶化了导热性等，可使风口局部温度急剧升高，很快会使风口冲蚀熔化而烧坏。