汉钢2号高炉炉缸烧漏事故调查分析

汉钢2号高炉炉缸烧漏事故调查分析
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
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。