富氢碳循环氧气高炉铁口喷溅的处理方法

技术领域

本发明涉及一种富氢碳循环氧气高炉铁口喷溅的处理方法。

背景技术

富氢碳循环氧气高炉（简称HYCORF炉）铁口是炉缸之间的区域。在实际生产中，这一区域是热交换和剧烈侵蚀的地方。铁口的工作环境十分恶劣，它承受着高温气流和高温熔渣以及铁水的冲刷和炉料的撞击，要求风口部位的材料具有较好的耐高温、 抗磨损、抗氧化等高温性能。

HYCORF炉炉缸侵蚀与炉缸内铁水流动状态密切相关，铁水的流动冲刷是造成炉缸侧壁剪切应力增大、引起炉缸侧壁温度升高、影响高炉寿命的重要原因之一。HYCORF炉炉缸铁水流动行为很大程度上取决于死料柱状态及出铁操作，死料柱不同浮起高度、不同孔隙度和出铁口不同流量，HYCORF炉周期性出铁造成铁水液面上下浮动，引起的铁水环流冲刷炉缸内壁等因素，造成炉缸铁口带受到严重侵蚀。在日常高炉出铁过程中，常常碰到因铁口窜煤气而引发的铁口喷溅，铁口喷溅带来大量烟尘以及渣铁，极大地增加了除尘压力，造成能源浪费；大量的喷溅也会加速沟盖板和出铁沟的熔损，而且大量的喷溅物堆积增加了炉前工的劳动强度；喷溅还容易影响出铁判断导致渣铁出不尽，以至于出现堵不上口的出铁事故和放风堵口事故，影响HYCORF炉的正常生产。正是因为铁口喷溅会带来很多不利的影响，所以治理铁口喷溅也成了炉前首要问题。

检索文献:

论文检索《宁钢 1#2500m3 高炉炉前铁口煤气泄漏治理》刘维勤等（2019年全国炼铁年会论文）对宁钢 1# 2500m3高炉铁口区域煤气泄漏的原因进行系统分析，采取铁口区域灌浆、铁口孔道灌浆 及铁口前端浇筑等方法治理铁口区域煤气泄漏。对策实施后，高炉铁口区域煤气泄漏安全隐患得到有效根治，改善了炉前作业环境。

发明检索到《一种高炉铁口孔道铁水喷溅的处理装置及方法》公告号：CN1115602487A，公开了一种高炉铁口孔道铁水喷溅的处理装置，包括第二泥炮、以及均设置在所述第二泥炮内且从所述第二泥炮的口部向所述第二泥炮的内部依次设置的水泥炮、无水浆料、第二生产炮泥。本发明还提供了一种高炉铁口孔道铁水喷溅的处理方法，包括：于高炉铁口处获得高炉铁口孔道，通过所述高炉铁口孔道出铁，后使用第一生产炮泥堵住所述高炉铁口孔道；得到高炉铁口孔道铁水喷溅的处理装置；于高炉铁口处获得高炉铁口压浆孔道；将所述高炉铁口孔道铁水喷溅的处理装置堵住所述高炉铁口压浆孔道，后将所述无水浆料烧结固化，实现防止铁水喷溅的目的。可在高炉不停风条件下，解决高炉铁口的喷溅问题。

根据上述的文献得知，在治理高炉铁口喷溅上，有着封堵煤气通道和取铁口区域灌浆、铁口孔道灌浆及铁口前端浇筑等方法治理铁口区域煤气泄漏，这种治理方式对于高炉铁口治理有着一定效果，但对于炉缸不活跃导致的喷溅、漏水出现的喷溅以及煤气通道形成过程及位置等的判断以及治理存在不足，有着不全面性，和HYCORF炉炉缸内部反应机理存在不足，则铁口喷溅机理存在着着差异性。

发明内容

本发明的目的是这样实现的:一种富氢碳循环氧气高炉铁口喷溅的处理方法，步骤如下:

步骤1.增加HYCORF炉炉缸区域的监控点，形成铁口区域和炉底的温度监控区域，利用长短支热电偶温度变化趋势，监控炉缸工况及温度变化，根据热电偶温度变化，作为周围工况变化的判断指标，判断铁口喷溅问题产生的原因，根据HYCORF炉缸炉衬平板传热公式计算，其中热流强度q=t/（s/λ），其中t为测点温度单位℃，s为耐材厚度单位mm，λ导热系数单位w/m*k，耐材中预埋的长支和短支热电偶的热流密度计算公式b与等温凝铁线于长支热偶的热流密度a在一维线性方向相等，即

q1=（1150-t1）/（s1/λ1） a

q2=（t1-t2）/（s2/λ2） b

a、b式分别为长支和短支热电偶的热流密度与等温凝铁线与长支热偶的热流密度计算公式，理想状态下，其中λ1=λ2，q1=q2，简化传热公式为（1150-t1）/（t1-t2）=s2/s1；s1为残存厚度，s2为两热电偶之间的距离；当出现导热系数不一样，即λ1≠λ2时，在t1温度升高的同时，t2温度也在上升，即出局部煤气通道对长短支热电偶同时加热后，s1的残存厚度数值增加的假象；通过对传热分析，结合铁口喷溅部分，找出煤气通道，针对性的对HYCORF炉缸炉缸冷却壁冷、热面实施压浆维护，填充耐材中出现的缝隙，提升导热系数，改善传热条件，解决了铁口跑煤气导致的出铁喷溅的发生，根据热胀冷缩产生缝隙窜气现象，从煤气通道中压浆治理喷溅，对煤气通道首先进行开孔喷吹，同时使用氮气沿开孔阀门吹入，疏通煤气通道，形成煤气连续的排放，并和周围煤气通道形成连通，利用检修时间，对开孔处压入碳胶热面浆，堵塞煤气通道，降低热电偶温度；

步骤2：利用传热原理建立炉缸工作模型，解决HYCORF炉炉缸堆积导致的铁口喷溅；通过简化传热公式：（1150-t1）/（t1-t2）=s2/s1计算1150℃等温凝铁线的变化，得出炉缸温度的变化趋势，进而得出炉缸的工况，并通过调送风参数、熔剂洗炉，改善出铁状况，减少铁口喷溅； 从HYCORF炉炉底温度和炉缸侧壁温度变化判断炉缸的边缘堆积和中心堆积，当中心堆积下降，边缘温度上升，渣铁出不净，出铁作业后期会出现大铁流状况下的铁口喷溅，需要从布料上开放中心气流、中心减焦炭负荷措施，严重时，加熔剂洗炉，当边缘堆积，边缘温度下降，渣铁出不净，出铁作业后期前期出现铁口喷溅，则从布料上开放边缘气流，严重时，加熔剂洗炉；

步骤3：利用炉缸排水加吹扫解决冷却器漏水导致的喷溅，处理措施：炉缸使用氮气沿炉壳及煤气通道吹入，炉壳上焊接排水口，将水汽吹出，根据捡漏措施，将破损漏水的冷却器控水，防止水继续进入炉壳、耐材之间，当吹扫形成煤气通道后，对通道开展压浆操作。

本发明的关键技术为：通过增加HYCORF炉炉缸区域的监控点，形成铁口区域和炉底的温度监控区域，利用长短支热电偶温度变化趋势，监控炉缸工况及温度变化。根据热电偶温度变化，作为周围工况变化的判断指标。判断煤气通道形成引起的铁口喷溅问题产生的原因，采取封堵没起通道及吹扫积水等技术措施，本发明方法简单，节省人力、物力，提高了效率，大大降低了欧冶炉氧气风口喷溅的风险。

采用本发明方法：1、对HYCORF炉出铁安全实现了全程可控。2、通过增加HYCORF炉炉缸区域的监控点，形成铁口区域和炉底的温度监控区域，利用长短支热电偶温度变化趋势，监控炉缸工况及温度变化。根据热电偶温度变化，作为周围工况变化的判断指标。适用于HYCORF炉出铁安全使用，解决了HYCORF铁口带来的冶金喷溅等安全生产的难点问题。

附图说明

图1为本发明方法涉及的设备技术示意图。

实施方式

以下结合实施例对发明作进一步说明。

一种富氢碳循环氧气高炉铁口喷溅的处理方法，如图1所示，在富氢碳循环氧气高炉炉壳1上分别设置着出铁口2、氮气吹扫管3、炉底水冷管4、双支热电偶5、冷却壁水管6以及排气水管7。

本发明处理方法步骤如下:

步骤1.增加HYCORF炉炉缸区域的监控点，形成铁口区域和炉底的温度监控区域，利用长短支热电偶温度变化趋势，监控炉缸工况及温度变化，根据热电偶温度变化，作为周围工况变化的判断指标，判断铁口喷溅问题产生的原因，根据HYCORF炉缸炉衬平板传热公式计算，其中热流强度q=t/（s/λ），其中t为测点温度单位℃，s为耐材厚度单位mm，λ导热系数单位w/m*k，耐材中预埋的长支和短支热电偶的热流密度计算公式b与等温凝铁线于长支热偶的热流密度a在一维线性方向相等，即

q1=（1150-t1）/（s1/λ1） a

q2=（t1-t2）/（s2/λ2） b

a、b式分别为长支和短支热电偶的热流密度与等温凝铁线与长支热偶的热流密度计算公式，理想状态下，其中λ1=λ2，q1=q2，简化传热公式为（1150-t1）/（t1-t2）=s2/s1；s1为残存厚度，s2为两热电偶之间的距离；当出现导热系数不一样，即λ1≠λ2时，在t1温度升高的同时，t2温度也在上升，即出局部煤气通道对长短支热电偶同时加热后，s1的残存厚度数值增加的假象；

炉衬出现缝隙的原因如下：

热胀冷缩产生缝隙窜气，由于炉缸由不同材质组成，炉壳与填料间、冷却壁冷面与填料间冷却壁热面与捣打料间、碳砖与捣打料间因热胀冷缩系数不同，高炉正常生产和休风产生的温度变化导致各种不同材质的热胀冷缩产生缝隙，当炉缸产生气隙后，冷却壁不能有效导热，加剧炉缸碳砖侵蚀，这时局部产生煤气通道，煤气通过出铁口喷出后，混合铁水、熔渣形成喷溅模式，通过对传热分析，结合铁口喷溅部分，找出煤气通道，针对性的对HYCORF炉缸炉缸冷却壁冷、热面实施压浆维护，填充耐材中出现的缝隙，提升导热系数，改善传热条件，解决了铁口跑煤气导致的出铁喷溅的发生，根据热胀冷缩产生缝隙窜气现象，从煤气通道中压浆治理喷溅，对煤气通道首先进行开孔喷吹，同时使用氮气沿开孔阀门吹入，疏通煤气通道，形成煤气连续的排放，并和周围煤气通道形成连通，利用检修时间，对开孔处压入碳胶热面浆，堵塞煤气通道，降低热电偶温度；

步骤2：利用传热原理建立炉缸工作模型，解决HYCORF炉炉缸堆积导致的铁口喷溅；HYCORF炉炉缸堆积是HYCORF炉连续炼铁过程中炉况失常的一种表现，指炉缸的有效工作空间缩小的现象。炉缸堆积是一些尚未还原的炉料（正常的炉料会被加热、还原，形成初渣，软熔，滴落，形成正常的渣铁进入炉缸）与焦炭一起进入炉缸，形成一个不冶炼区，破坏炉缸正常工作。炉缸堆积也可能是一些焦粉、难熔炉渣，或是一些钛化物等。炉缸堆积分为边缘堆积和中心堆积两种。中心堆积还有炉底上涨现象。

正常工况条件下，HYCORF炉炉底温度和炉缸侧壁温度存在一定的规律性，即稳定的炉底温度，内环温度和外环温度、侧壁温度波动较少。当炉底温度下降时，炉缸中心死料柱透液性变差，导致渣铁在出铁不畅，出现出铁过程中的煤气喷出现象的铁口渣铁和煤气火一起喷出的“假喷”，即铁口喷溅现象。通过简化传热公式：（1150-t1）/（t1-t2）=s2/s1计算1150℃等温凝铁线的变化，得出炉缸温度的变化趋势，进而得出炉缸的工况，并通过调送风参数、熔剂洗炉，改善出铁状况，减少铁口喷溅； 从HYCORF炉炉底温度和炉缸侧壁温度变化判断炉缸的边缘堆积和中心堆积，当中心堆积下降，边缘温度上升，渣铁出不净，出铁作业后期会出现大铁流状况下的铁口喷溅，需要从布料上开放中心气流、中心减焦炭负荷措施，严重时，加熔剂洗炉， 当边缘堆积，边缘温度下降，渣铁出不净，出铁作业后期前期出现铁口喷溅，则从布料上开放边缘气流，严重时，加熔剂洗炉；

步骤3：利用炉缸排水加吹扫解决冷却器漏水导致的喷溅，炉缸铁口上方出现冷却器漏水，水气混合后，在铁口通道区域形成过冷区域，出铁过程中，高温铁水遇到低温水，出现迅速气化、分解，铁口区域出现打“火箭”喷溅现象。处理措施：炉缸使用氮气沿炉壳及煤气通道吹入，炉壳上焊接排水口，将水汽吹出，根据捡漏措施，将破损漏水的冷却器控水，防止水继续进入炉壳、耐材之间，当吹扫形成煤气通道后，对通道开展压浆操作。

实施例，以HYCORF炉生产使用为例:

1、铁口2出现喷溅，首先排查冷却水液位和流量偏差，观察铁口2区域是否有水汽。如出现水汽，排查破冷却器后，开口过程中，使用煤气火和氧气烘烤铁口，直至通道发红，对养护的冷却器对比流量差，降低泄露入HYCORF炉的水量。

2、打开排水气管7，检查是否有水汽或者冷凝水流出或者蓄积。出现冷凝水流出及蓄积后，排水管阀门打开，从铁口周围的氮气吹扫管3注入氮气，将铁口2周围的冷凝水浓度进一步降低；

3、排查完铁口喷溅非漏水因素导致的，则对HYCORF炉炉缸双支热电偶的温度进行分析，如利用简化传热公式为（1150-t1）/（t1-t2）=s2/s1。s1为残存厚度，s2为两热电偶之间的距离，判断是否出现煤气通道形成，如有热电偶温度上升，且计算炉墙变厚的现象，则存在煤气通道。

4、核对炉底和炉缸侧壁温度变化趋势，如炉底温度上升，炉缸侧壁温度降低较快，有炉缸边缘堆积的征兆。反之，则有炉缸中心堆积的征兆。结合出铁过程中铁水温度变化、喷溅的时间前后，判断炉缸中心堆积还是边缘堆积。

5、如边缘堆积导致的铁口喷溅，则采用疏导边缘的装料制度；降低炉渣碱度，可加洗炉剂洗炉;适当降低喷吹量，提高富氧量；控制炉缸冷却壁冷却强度；适当扩大风口面积，由Φ110mm扩大到Φ115mm；适当喷吹铁口；适当降低生铁含硅，提高生铁中含硫，由0.035%提升到0.050%等措施，

6、如中心堆积导致的铁口喷溅，则采用疏导中心的装料制度；改善渣铁流动性，用均热炉渣、锰矿、萤石等洗炉，或适当降低炉渣碱度。调整上、下部操作制度，改善中心料柱的透气性，使风口前回旋区达到合理深度。快速补充缺失的热量，使炉缸热量均匀充沛；将含有CaF2或MnO的原料以块矿的形式加入至炉缸中心部位，提高炉缸中心部位的炉渣中CaF2或MnO的含量，降低炉缸中心部位堆积的炉渣的融化性温度和粘度值，改善流动性等措施。