孙雅平¹，马喜春²，苗梦露¹，张维彬³

（1 唐山科技职业技术学院，河北 唐山 063000；2 青岛泰邦金属制品有限公司，山东 青岛 266000； 3 津西钢铁股份有限公司，河北 唐山 063000）

摘 要：高炉风口套连接密封方式存在问题，密封效果差，为此开发出一种新型密封装置，通过在风口中套和风口小套锥形密封面上加装密封装置，实现弹性或者柔性密封作用。改进后现场检测，风口套之间煤气泄露治理效果明显，解决了变形漏气问题。

关键词：高炉；风口套；密封装置；煤气泄漏；锥形面

合适的高炉送风制度能够保持适宜的风口回旋区和理论燃烧温度，使气流分布合理，温度分布均匀，热量充沛稳定，炉缸工作活跃，是高炉顺行与指标提升的关键。高炉风口套是炼铁高炉送风装置的重要组成部分，起着往高炉中喷吹煤粉及高温富氧气体，供高炉内铁矿料还原反应顺利进行的作用。

1 风口套间连接现状分析

1.1 风口套间连接现状

高炉风口由风口大套、风口中套和风口小套组成。三套之间的连接是通过锥形面接触刚性连接及密封。随着高炉冶炼强度提高，风口在高温高速气流和煤粉磨损下，又因刚性密封效果差，风口工作可靠性降低，风口套间出现严重煤气泄漏隐患，导致高炉休风处理，严重影响高炉正常生产。

目前高炉风口套间的连接装置现状：

1）绝大部分钢制的风口大套与铜制的风口中套之间，铜制的风口中套与铜制的风口小套之间，通过机械加工成的锥形面刚性密封连接。2）还有部分是在铜制风口中套与钢制风口大套密封接触的锥形面外缘面开环形槽，加装环形钢圈通过焊接来密封风口中套和风口大套。3）个别是通过加长风口小套和风口中套的锥形配合面，以风口小套加长部分的配合面与风口中套的内壁；以风口中套加长部分的配合面与风口大套的内壁之间形成的空隙为容置槽，在其中设置以填充有流体为特征的充压密封圈方式来密封。

1.2 风口套连接密封方式存在问题

第1种风口套间刚性密封连接方式，在长期遭受高温热应力以及结构应力变化下，各风口套会缓慢发生塑性变形，进而影响刚性密封的锥形面发生变形。在正常生产过程中，经常发生高炉风口中套外端面的下侧向炉内发生小段位移形变，上侧向炉外发生小段位移形变，造成通过风口进入高炉炉内的风向发生偏移，风口中套的4个压紧装置脱落或松动现象。风口套的变形，导致通过风口进入炉内的热气流发生变化，而高炉对于从各个风口进入炉

内的热风的流向及风量的大小是有严格要求的，所用个别风口套的形变会对高炉冶炼造成很大影响。第2种增加钢圈焊接密封的方式，换套时间长，需要在装入风口中套后安装人员进入大套内在高温、高危环境下进行焊接操作，卸套时还需要进入大套内进行切割，延长了休风时间，增加了工作人员的施工难度和劳动强度，对高炉产量影响较大。仅仅是风口中套和风口大套之间的焊接密封，因为中套内腔更小，操作人员要进去焊接和切割更加困难，对风口中套和风口小套之间的密封无法操作。 第 3 种加长风口中套和小套锥形配合面的密封方式，因为整体长度的增加，势必会造成产品重量的增加，同时风口中套和小套是由昂贵的纯铜制造，产品的成本也随之提高，而且对于填充液的损耗和补充也很麻烦。

2   风口套间密封具体改进措施

为解决各风口套之间泄漏煤气问题，经长时间研究和实践，开发出一种新型密封装置，本实用新型风口套间密封加工步骤如下。

步骤1：在加工成型的风口小套和风口中套外锥面加工出一道或者几道环形凹槽。凹槽可以是形成在风口小套、风口中套的锥形面上，如图 1 所示。凹槽也可以形成在风口大套、风口中套的锥形面上（未示出）。凹槽为矩形槽、U形槽，或是其他类型的槽，如三角状槽或梯形槽、弧形槽，具体不限。凹槽至少一道，绕所述锥形面的表面形状设置，也可以是多道，平行间隔设置。

步骤2：将耐高温具有弹性或者膨胀属性的密封装置，或者耐高温盘根类密封装置安置在凹槽里，用于起弹性或者柔性密封作用。

步骤3：装卸时，与正常装卸使用一样，不必采取其他多余措施。

实用新型风口密封套使得风口大套加工工艺不变，按原先工艺正常加工，在风口小套和风口中套锥形密封面的基础上通过机加工方式，加工出一道或者几道环状矩形或者U形等凹槽，在凹槽中安置耐高温的具有弹性或者膨胀属性的密封装置或者耐高温盘根类，用于起弹性或者柔性密封作用。

另外，需要说明的是，所述凹槽可以开在所有的配合锥形面上，如风口大套和风口中套的配合面，开在风口大套或者风口中套的锥形面上都可以，而风口中套和风口小套的配合锥形面，开在风口中套或者风口小套的锥形面上也可以。

3   改进效果

津西炼铁一厂于 2018 年 9 月 5 日在 3# 高炉 6#、10# 风口使用了接触面加胶圈的风口中小套，10月3日4# 高炉检修时分别在2#、3#、4#、11#、12#5个风口使用了此种风口套。使用后通过现场检测，和其他风口对比，对风口套之间煤气泄露治理情况效果明显，其他风口煤气检测浓度基本都在1 000×10^-6以上，而使用的带胶圈的风口套，煤气泄露浓度在200×10^-6 以内。其中风口大套变形较小的风口区域，煤气浓度更是降低到30×10^-6 以内。通过使用此种中小套，为风口区域点检与作业提供了安全保障，同时对风口前的煤气流分布提供良好条件，减少能源损失与浪费。

本实用新型风口密封套通过改进加装耐高温具有弹性或者膨胀属性的密封装置或者耐高温盘根类密封装置，可有效弥补由于风口套塑性变形造成的密封不严问题，在锥形面发生塑性变形时，耐高温具有弹性或者膨胀属性的密封装置或者耐高温盘根类密封装置就会发生回弹或者膨胀，堵塞因变形造成的间隙，防止煤气泄漏，在没有增加操作人员劳动强度的前提下，解决了变形漏气问题，提高了生产作业率和安全性。