李胜强

（新疆八一钢铁股份有限公司炼铁厂，新疆 乌鲁木齐 830022）

摘 要：本文结合八钢新区 ABC高炉直吹管的特点和 2022年度以前直吹管送风装置的烧穿事故，分析了其对高炉生产和安全的影响，通过对直吹管使用过程中发红的控制，以及残骸烧损的诊断、分析，制定了针对性的防范措施，延长了直吹管的使用寿命、有效杜绝了直吹管烧穿事故的发生，并取得了较好的效果。

关键词：直吹管；烧穿；煤枪磨损

引言

随着高炉不断大型化的发展，对配套送风装置的要求也越来越高，要求直吹管能够承受更高的负荷，耐受更高的温度。伴随着生产能力的提升，直吹管发红与烧穿的现象也屡屡发生。在2019年至2022年期间，八钢 2500 m³高炉就发生了多次直吹管发红，甚至烧穿的事故，为了防止事故的扩大化，炼铁厂不断的改进装置参数，同时制定预防措施，有效遏制了事故的发生。

1 八钢高炉直吹管结构

八钢新区 ABC 高炉均为有效容积为 2500 m³的大型高炉，每座高炉设置 30 个进风风口。高炉直吹管钢壳内部均采用全内衬浇筑耐火材料：即从直吹管端头至直吹管尾部法兰，内部耐火材料浇筑作业采取一次性完成，直吹管主要参数见表1。

直吹管示意简图见图1。

2 八钢高炉直吹管烧穿统计分析

八钢高炉自2018年至2022年，共计发生14起直吹管烧穿事故，其中 A 高炉发生 4 起、B 高炉发生 3起、C 高炉发生 7 起。2019 年度直吹管烧穿频次最高，共计发生7起。

高炉直吹管烧穿的部位均为直吹管前段，烧穿的起始部位是直吹管枪包的前端^［1］。从发现直吹管管体发红到烧穿，时间仅仅需要几分钟。如果高炉减风及时，直吹管只是前端部分烧穿；如果高炉减风时间较长，则整个直吹管除端头以外前半段全部烧损。例如C高炉2019年5月14日27#直吹管烧穿（图2、B高炉2019年5月10日14#直吹管烧穿（图3）。

3 高炉直吹管烧穿的原因分析

高炉直吹管烧穿，如果发现、处理不及时，损失则会非常严重。从直吹管烧穿部位将喷溅出大量燃烧的红焦炭及熔融的渣铁，该风口对面的设备将被烧损，尤其是电缆系统，烧损后恢复难度大。如果打水处理直吹管烧穿事故的人员站位不当，也会发生人员烫伤事故。热风从直吹管烧穿部位喷出，高分贝的噪音也会严重损伤处理事故人员的听觉系统。

高炉直吹管烧穿的原因，主要是直吹管内部浇筑的耐火材料出现氧化烧损、磨损，导致隔热能力下降，直吹管钢壳表面温度升高后钢壳强度下降，发生烧穿。导致直吹管钢壳温度升高的因素一般有以下几种因素：

（1）直吹管内部浇筑的耐火材料抗热性能不足、导热性提高、导热效果被强化。

（2）直吹管内部耐火材料浇筑过程中存在气隙，并且形成通道。直吹管内部的耐火材料浇筑过程中未进行有效振动，流体状的耐火材料中间存在气隙，直吹管钢壳与内部浇筑材料之间形成通道。

（3）直吹管安装过程中，直吹管端头与风口小套的加工球面没有紧密结合，密封性不好，存在跑风现象。

（4）风口喷煤的煤枪枪身中部磨损或者烧损，喷吹的煤粉直接将直吹管内部的耐火材料烧损或者磨损，导致直吹管钢壳磨损、磨漏。

4 高炉直吹管烧穿的发现及应急处理

正常生产时，看水工每班对在线的直吹管进行监控测温，针对不同的现象采取应对措施：

（1）一般情况下，高炉使用的鼓风经过热风炉加热之后，热风温度在1100±50 ℃左右，富氧率一般在3 %以下，直吹管钢壳表面温度均在 320 ℃以下。如果巡检发现直吹管钢壳表面温度上升至350 ℃以上，则应立即架设氮气或者压缩空气进行吹保降温，则可以杜绝直吹管烧穿事故的发生，然后利用高炉休风及定修机会，更换此温度超标的隐患直吹管。八钢高炉针对发红面积的大小，制作了一种专门的直吹管吹保降温装置。此吹保降温装置通过软连接快速接头与氮气气源连接，然后将此吹保装置固定在直吹管钢壳表面发红部位，依据发红面积的大小调整、控制合适的吹保氮气流量，以此降低直吹管钢壳表面温度，确保低于 100 ℃即可。同时，现场发现直吹管钢壳表面有发红现象，严禁直接采取打水降温措施，防止发红的直吹管钢壳遇急冷而炸裂，直接导致直吹管烧穿事故发生。

（2）如果巡检时，听到爆鸣声、看到火星喷出，发生直吹管烧穿，则立即使用事故打水管进行打水降温，即用 1.6 MPa压力的高压工业水对准烧穿部位进行打水降温，防止烧穿面积迅速扩大化，同时立即通知值班工长紧急减风、休风处理。高炉休风后，更换烧穿的直吹管。如果仅烧穿一个风口的直吹管，休风之后处理事故需要的时间较短，约一个小时左右的时间可完成更换。例如 C 高炉 2019 年 5 月 14 日27#直吹管烧穿，休风更换只使用了68 min。

5 高炉直吹管烧穿的防范对策

根据八钢高炉直吹管的运行实际分析，合理管理直吹管的耐材制作、备件管理、设备安装及日常检查，可有效提高直吹管使用寿命。

（1）直吹管内部的浇筑料需使用抗热性能好的耐火材料。直吹管内衬耐材主要性能指标必须高于以下的技术要求：

浇筑料抗折强度 ：110 ℃ × 24 h ≥8.0 MPa 1400 ℃×3 h ≥10.5 MPa

浇筑料耐压强度：110 ℃ ≥45 MPa

浇筑料线变化率：1500 ℃（燃烧后） 0.05 %

体积密度（1500 ℃）≥2.1 g/cm³ 

浇筑料耐火度：≥1790 ℃

浇筑料化学成分：Al₂O₃+SiO₂≥92 %

（2）直吹管内部的耐火材料浇筑前必须充分搅拌均匀、浇筑过程中进行有效振动，防止流体状的耐火材料中间存在气隙。直吹管制作过程中，内部的浇筑料烘烤作业，必须严格按照规定的温度曲线进行操作。

（3）备用的直吹管存储在带盖仓库内，不得受潮、雨淋。定置堆放、运输过程中应保证平稳安全，轻取轻放。

（4）直吹管安装过程中，端头涂抹耐高温密封胶，与风口小套的加工球面紧密结合，确保密封性良好。

（5）遇到高炉休风或者定修，高炉开风后，安排专人监控直吹管安装工作。如果出现直吹管端头与风口小套结合面之间跑风情况及时调整，杜绝跑风加剧，导致直吹管端头与风口小套之间结合面喷溅渣铁，引发直吹管烧穿事故发生。

（6）风口煤枪喷煤状况定期进行巡检，发现煤枪在直吹管内部漏粉，立即将该破损的煤枪停煤吹扫。

（7）风口喷煤枪严格按照规定的使用周期进行定期更换，杜绝超周期使用喷煤煤枪。

6 结论

综上所述，可以得出以下结论：（1）直吹管发红、烧穿的原因主要有耐火材料差、安装不规范、喷煤枪故障等；（2）强化直吹管的日常检查、监控制度的执行，直吹管发红后及时采取吹保措施，可有效延长直吹管寿命，防止事故的扩大化；（3）采取提高耐火材料性能、强化耐材浇筑步序管理、优化直吹管备件管控，提高安装质量和喷煤枪检查制度等措施后，高炉直吹管发红和烧穿问题都得到了有效的解决，杜绝了直吹管烧穿事故发生，降低了高炉工艺休风率，保障了操作工人身安全。2022 年以后八钢 2500m³高炉再未发生过直吹管烧穿事故。

参考文献

［1］余水生，黄日清.高炉直吹管烧穿调查及其改进［J］. 柳钢科技，2009（3）：7-9.