李勝強
（新疆八一鋼鐵股份有限公司煉鐵廠，新疆 烏魯木齊 830022）
摘 要：本文結合八鋼新區 ABC高爐直吹管的特點和 2022年度以前直吹管送風裝置的燒穿事故，分析了其對高爐生產和安全的影響，通過對直吹管使用過程中發紅的控制，以及殘骸燒損的診斷、分析，制定了針對性的防范措施，延長了直吹管的使用壽命、有效杜絕了直吹管燒穿事故的發生，并取得了較好的效果。
關鍵詞：直吹管；燒穿；煤槍磨損
引言
隨著高爐不斷大型化的發展，對配套送風裝置的要求也越來越高，要求直吹管能夠承受更高的負荷，耐受更高的溫度。伴隨著生產能力的提升，直吹管發紅與燒穿的現象也屢屢發生。在2019年至2022年期間，八鋼 2500 m3高爐就發生了多次直吹管發紅，甚至燒穿的事故，為了防止事故的擴大化，煉鐵廠不斷的改進裝置參數，同時制定預防措施，有效遏制了事故的發生。
1 八鋼高爐直吹管結構
八鋼新區 ABC 高爐均為有效容積為 2500 m3的大型高爐，每座高爐設置 30 個進風風口。高爐直吹管鋼殼內部均采用全內襯澆筑耐火材料：即從直吹管端頭至直吹管尾部法蘭，內部耐火材料澆筑作業采取一次性完成，直吹管主要參數見表1。
直吹管示意簡圖見圖1。
2 八鋼高爐直吹管燒穿統計分析
八鋼高爐自2018年至2022年，共計發生14起直吹管燒穿事故，其中 A 高爐發生 4 起、B 高爐發生 3起、C 高爐發生 7 起。2019 年度直吹管燒穿頻次最高，共計發生7起。
高爐直吹管燒穿的部位均為直吹管前段，燒穿的起始部位是直吹管槍包的前端［1］。從發現直吹管管體發紅到燒穿，時間僅僅需要幾分鐘。如果高爐減風及時，直吹管只是前端部分燒穿；如果高爐減風時間較長，則整個直吹管除端頭以外前半段全部燒損。例如C高爐2019年5月14日27#直吹管燒穿（圖2、B高爐2019年5月10日14#直吹管燒穿（圖3）。
3 高爐直吹管燒穿的原因分析
高爐直吹管燒穿，如果發現、處理不及時，損失則會非常嚴重。從直吹管燒穿部位將噴濺出大量燃燒的紅焦炭及熔融的渣鐵，該風口對面的設備將被燒損，尤其是電纜系統，燒損后恢復難度大。如果打水處理直吹管燒穿事故的人員站位不當，也會發生人員燙傷事故。熱風從直吹管燒穿部位噴出，高分貝的噪音也會嚴重損傷處理事故人員的聽覺系統。
高爐直吹管燒穿的原因，主要是直吹管內部澆筑的耐火材料出現氧化燒損、磨損，導致隔熱能力下降，直吹管鋼殼表面溫度升高后鋼殼強度下降，發生燒穿。導致直吹管鋼殼溫度升高的因素一般有以下幾種因素：
（1）直吹管內部澆筑的耐火材料抗熱性能不足、導熱性提高、導熱效果被強化。
（2）直吹管內部耐火材料澆筑過程中存在氣隙，并且形成通道。直吹管內部的耐火材料澆筑過程中未進行有效振動，流體狀的耐火材料中間存在氣隙，直吹管鋼殼與內部澆筑材料之間形成通道。
（3）直吹管安裝過程中，直吹管端頭與風口小套的加工球面沒有緊密結合，密封性不好，存在跑風現象。
（4）風口噴煤的煤槍槍身中部磨損或者燒損，噴吹的煤粉直接將直吹管內部的耐火材料燒損或者磨損，導致直吹管鋼殼磨損、磨漏。
4 高爐直吹管燒穿的發現及應急處理
正常生產時，看水工每班對在線的直吹管進行監控測溫，針對不同的現象采取應對措施：
（1）一般情況下，高爐使用的鼓風經過熱風爐加熱之后，熱風溫度在1100±50 ℃左右，富氧率一般在3 %以下，直吹管鋼殼表面溫度均在 320 ℃以下。如果巡檢發現直吹管鋼殼表面溫度上升至350 ℃以上，則應立即架設氮氣或者壓縮空氣進行吹保降溫，則可以杜絕直吹管燒穿事故的發生，然后利用高爐休風及定修機會，更換此溫度超標的隱患直吹管。八鋼高爐針對發紅面積的大小，制作了一種專門的直吹管吹保降溫裝置。此吹保降溫裝置通過軟連接快速接頭與氮氣氣源連接，然后將此吹保裝置固定在直吹管鋼殼表面發紅部位，依據發紅面積的大小調整、控制合適的吹保氮氣流量，以此降低直吹管鋼殼表面溫度，確保低于 100 ℃即可。同時，現場發現直吹管鋼殼表面有發紅現象，嚴禁直接采取打水降溫措施，防止發紅的直吹管鋼殼遇急冷而炸裂，直接導致直吹管燒穿事故發生。
（2）如果巡檢時，聽到爆鳴聲、看到火星噴出，發生直吹管燒穿，則立即使用事故打水管進行打水降溫，即用 1.6 MPa壓力的高壓工業水對準燒穿部位進行打水降溫，防止燒穿面積迅速擴大化，同時立即通知值班工長緊急減風、休風處理。高爐休風后，更換燒穿的直吹管。如果僅燒穿一個風口的直吹管，休風之后處理事故需要的時間較短，約一個小時左右的時間可完成更換。例如 C 高爐 2019 年 5 月 14 日27#直吹管燒穿，休風更換只使用了68 min。
5 高爐直吹管燒穿的防范對策
根據八鋼高爐直吹管的運行實際分析，合理管理直吹管的耐材制作、備件管理、設備安裝及日常檢查，可有效提高直吹管使用壽命。
（1）直吹管內部的澆筑料需使用抗熱性能好的耐火材料。直吹管內襯耐材主要性能指標必須高于以下的技術要求：
澆筑料抗折強度 ：110 ℃ × 24 h ≥8.0 MPa 1400 ℃×3 h ≥10.5 MPa
澆筑料耐壓強度：110 ℃ ≥45 MPa
澆筑料線變化率：1500 ℃（燃燒后） 0.05 %
體積密度（1500 ℃）≥2.1 g/cm3
澆筑料耐火度：≥1790 ℃
澆筑料化學成分：Al2O3+SiO2≥92 %
（2）直吹管內部的耐火材料澆筑前必須充分攪拌均勻、澆筑過程中進行有效振動，防止流體狀的耐火材料中間存在氣隙。直吹管制作過程中，內部的澆筑料烘烤作業，必須嚴格按照規定的溫度曲線進行操作。
（3）備用的直吹管存儲在帶蓋倉庫內，不得受潮、雨淋。定置堆放、運輸過程中應保證平穩安全，輕取輕放。
（4）直吹管安裝過程中，端頭涂抹耐高溫密封膠，與風口小套的加工球面緊密結合，確保密封性良好。
（5）遇到高爐休風或者定修，高爐開風后，安排專人監控直吹管安裝工作。如果出現直吹管端頭與風口小套結合面之間跑風情況及時調整，杜絕跑風加劇，導致直吹管端頭與風口小套之間結合面噴濺渣鐵，引發直吹管燒穿事故發生。
（6）風口煤槍噴煤狀況定期進行巡檢，發現煤槍在直吹管內部漏粉，立即將該破損的煤槍停煤吹掃。
（7）風口噴煤槍嚴格按照規定的使用周期進行定期更換，杜絕超周期使用噴煤煤槍。
6 結論
綜上所述，可以得出以下結論：（1）直吹管發紅、燒穿的原因主要有耐火材料差、安裝不規范、噴煤槍故障等；（2）強化直吹管的日常檢查、監控制度的執行，直吹管發紅后及時采取吹保措施，可有效延長直吹管壽命，防止事故的擴大化；（3）采取提高耐火材料性能、強化耐材澆筑步序管理、優化直吹管備件管控，提高安裝質量和噴煤槍檢查制度等措施后，高爐直吹管發紅和燒穿問題都得到了有效的解決，杜絕了直吹管燒穿事故發生，降低了高爐工藝休風率，保障了操作工人身安全。2022 年以后八鋼 2500m3高爐再未發生過直吹管燒穿事故。
參考文獻
［1］余水生，黃日清.高爐直吹管燒穿調查及其改進［J］. 柳鋼科技，2009（3）：7-9.