1780m3高炉风口喷吹设施的改进

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一、现场描述

在高炉生产中,风口小套破损是造成高炉非计划休风的一大主要因素,而其中煤粉磨损在造成小套破损的原因中占很大比重,据统计自2011年8月开炉至2013年4月高炉煤粉磨损风口小套数量占风口小套总破损更换数量的63%,严重破坏高炉的连续性生产;另外风口小套磨损后大量水渗入炉内,不仅对炉缸的耐材破坏严重,而且漏水消耗大量热量进而导致燃料比升高,大大制约高炉各项指标的进一步提高。

风口喷吹设施包括直吹管、煤枪以及风口小套,2013年前1780高炉安装的风口喷吹设施在结构设计存在部分缺陷,使得喷煤枪插入小套的深度和角度不合理,同时又因风口小套材质不耐磨,喷煤枪不耐高温易烧损,在日常高炉正常喷煤过程中,往往需要看水工花费很大的精力频繁调整和更换煤枪,给员工带来极大的劳动强度。若不及时调整或调整角度不正,煤粉又极易磨损风口小套。

二、问题点

1. 直吹管的设计

1780高炉设计的直吹管喷枪插入夹角为12.5°,略为偏大;而直吹管喷枪插入夹角偏大,限制了喷枪的插入小套内的深度,导致喷枪插入风口小套最深的位置也距离风口小套前端在350mm以上,看水工在日常调节喷枪过程中,喷枪插入点很难与风口中心线对中,煤粉频繁磨损风口小套左上侧;

2.风口小套结构和质量

风口小套前端部分为铸焊结构,而且焊缝离风口小套前端仅80mm,且焊缝较为突出,焊缝也是应力较为集中的地方,是风口最为薄弱的位置,另外经焊接后的铜体晶粒粗大,强度与韧性较差,焊缝位于煤粉活跃区域,最易被煤粉磨损;

3.喷煤枪质量

喷枪所使用的材质为普通耐热型不锈钢管,进入2012年随着富氧喷吹相结合,风温最高用至1260℃,风口理论燃烧温度上升,喷枪在使用过程中枪头及枪身易出现坍塌、变形,造成煤粉流不规则运动,而且若遇喷枪前端烧损造成插入深度发生变化,煤粉流轨迹出现不规则,极易磨损小套。

三、改善方案

1.改变直吹管喷枪插入角度

前期设计喷枪夹角12.5°略为偏大,限制了喷枪的插入深度,通过与厂家协商将直吹管上喷枪的插入角度下调至10°,相比之前喷枪的插入深度(距离风口小套前端)增加了约85~100mm;

2.提高风口小套制造质量

经与风口小套供货厂家协商,将焊缝后移,避开煤粉活跃区;风口小套前端材质由纯铜改为合金共渗,厚度加至20mm,提高前端铸焊质量,且确保焊缝处光滑、无针孔沙眼出现;另外在风口小套内壁喷耐磨陶瓷质涂层距离前端约150~200mm,以便提高抵御煤粉流的冲刷的能力;

3.调整煤枪结构及材质

将喷枪材质由普通耐热不锈钢调整为耐高温不锈钢;喷枪由原来的壁厚3mm、外径22mm调整为现在的壁厚8mm、外径25mm,导枪孔由30mm扩大至40mm,并且将喷枪后端的压缩空气接头后移(压缩空气接头为低煤比或全焦冶炼时提高喷枪冷却效果所设),避免在调枪过程中与直吹管相碰,日常调枪过程中喷枪可以360°旋转,以便找准合适的喷吹角度;另外喷枪前端镶1000mm长的3mm厚耐磨陶瓷衬套,且前端90mm带9.6°的夹角,以便提高喷枪的使用寿命,且前端所弯的夹角,也为改善喷枪的插入深度和喷吹方向创造了条件。

四、改善效果

通过对风口小套、喷枪、直吹管等设备进行一系列改造,优化工艺操作,使得煤枪的插入深度合理,煤枪角度对中,工人的劳动强度与风口煤气作业的安全性得到改善,煤粉频繁洗破风口小套现象也得到了有效的控制。自2013年8月改进型风口设施投入后,截止2014年5月,煤粉洗破风口小套数量仅为2个,占风口破损更换数量的18%,为高炉的连续性生产奠定了基础,为1780m3 高炉进一步提高技术指标创造了条件。

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