张劲松，王玉全，陈洪曼，鞠秀峰

(通化钢铁股份有限公司)

摘 要：对通钢7号高炉热风炉烧穿事故的处理进行了总结。通过分析烧穿原因，采取了吊模浇筑的方法快速恢复烧穿部位，并提出了今后预防措施，保障了高炉的安全运行。

关 键 词：大型高炉；热风炉；烧穿事故

通钢7号高炉(2680m3)热风炉是改进顶燃式热风炉，于2007年9月投入使用，风温最高使用到1230℃。2009年2月21日，1号热风炉热风出口处吹开，导致高炉紧急放风，使用其他2座热风炉送风。通过处理与日后的维护，总结经验，做到提前预防，定时检修，再没出现热风炉烧穿事故，确保了热风炉安全运行。

1 热风炉主要设计参数及风温使用情况

7号高炉热风炉设计使用寿命30年，设计参数见表1，风温使用情况见表2。

2 热风炉烧穿事故

2009年2月21日05：55，1号热风炉正常送风，热风出口加强板下方温度320℃，热风管道补偿器280℃。06：50，点检时发现1号热风阀靠热风炉侧方向有火星喷射物飞出，值班室人员马上进行放风操作。检查后确认1号热风出口部位烧穿，之后换2号热风炉送风。07：03换炉操作完毕，关闭1号冷风阀，同时强制电磁阀将1号热风阀关闭(线路烧坏)，高炉回风继续生产。之后发现，1号热风炉热风出口处球拱部分炉皮烧穿1600mm×800mm，热风短管烧穿1100mm×700mm，热风出口部位同面积耐火砖吹落至热风炉平台，形成同面积的窟窿。从形成的缺口观察炉内，热风出口管道部分内环工作面高铝砖RDL—75向炉内倾斜，并呈椭圆状变形，与外环硅砖半圆拱脱离，出现约100mm缝隙，硅砖半圆拱未发生变形(如图1所示)。

3 产生的原因

(1)经核对施工图纸，热风出口炉墙所在部位环旋宽度为642．5mm，其下部向炉外方向分别缩进约64．5mm和128mm，两个共计退回约192．5mm，环旋受墙面支撑的受力面为450mm左右。因此，该环旋向炉内悬挑出部分下部支撑不稳(热风出口结构如图2所示)。

(2)热风炉拱顶缩口段大墙拱脚标高与热风出口中心标高相同，也就是热风出口上半环包含在热风炉拱顶大墙内，使该环旋起到了支撑上部拱顶的作用，环旋承受来自拱顶大墙的偏心力。由于该环旋直径1960mm，受下部支撑的有效环宽450mm，拱厚230mm，在顶部受力的作用下易产生失稳现象。

(3)沉降缝炉内一侧墙宽450mm，硅砖长期在高温、高压和送热风、进冷风的生产环境下工作。炉墙由于热胀冷缩始终处于微动状态，导致热风出口环旋也随炉墙微动，在长期高温荷重状态下产生变形。

(4)由于热风炉墙体与拱顶各口与送风管道各三岔口除长期承受高温高压作用外，还要承受由于气流收缩、扩张和转向所产生的冲击和振动作用，因此《高炉炼铁设计规范》要求热风炉工作层应采用致密性耐火材料，在热风炉各口区域采用组合砖。7号高炉热风出口没有设计组合砖而采用环旋的方式砌筑，环旋周围采用切砖的方式进行找平，有可能环旋圆周切的砖受应力影响导致碎裂，出现环旋纵向位移，变成椭圆形状，导致出现裂缝。这就是由于设计不合理，砌筑上没有处理好环旋周围的砌砖导致。通过分析，以上条件是该环旋产生变形失稳的原因。该环旋向炉内倾斜，造成该处膨胀缝扩大，保温层相当减少，造成炉皮过热，随着膨胀缝扩大的加剧，瞬间造成炉皮烧穿。

4 处理过程

发生烧穿事故后，经过研究决定采用吊模浇筑的方式，以最快的速度恢复烧穿部位。采取经过1天多的清理和修整，22日19：00，开始支设吊模。此时，炉内温度900℃，筑炉公司用强制搅拌机按耐火材料厂家要求进行浇注施工。23：00浇注完毕，共用料8t，将热风出口部位全部堵上。同时，设置排气孔及灌浆孔13个，正常排气24h，直到没有蒸汽排出时关闭阀门，之后进行灌浆。25日23：00，对热风出口周边炉壳高压灌浆，共使用灌浆料2t。期间，1号热风炉2个烟道阀及1个废气阀一直处于开启状态，热风炉内拱顶温度为700℃。

车间根据耐火材料的性质及热风炉的状况，制订了严格的送风方案。26日07：00，按每小时30℃升温至850℃，恒温10h；之后，烧炉至1100℃焖炉。27日18：18，配送1号热风炉，送风温度938℃。28日，送风温度达990℃。此时测量炉皮钢板温度为60~70℃，事故抢修圆满结束。

5 预防措施

坚持炉壳加强日常对炉皮测温，每班在每座热风炉送风前，进行炉皮测温并记录归档，对于异常情况要及时汇报。安装固定和不固定的测温装置，进行实时监控。当温度接近或大于200℃时，要在高温处打N2进行冷却，然后测温，控制不住立即上报进行休风处理。安装摄像仪，专门用于监视3个热风炉短管与炉皮结合部位，以便在热风炉送风时可以在室内进行实时监控。定期或利用休风机会对热风炉管道、热风短管、热风管道等高温的地方进行灌浆处理，确保炉壳表皮温度控制在120℃以内。各热风出口已经安装了应急的打水装置，同时制订7号高炉热风炉安全点检措施，强化管理，避免事故。

6 维护实例

2009年8月11日，2号热风炉热风出口与热风主管三岔口处入孔高温达到200℃，加大N2量冷却炉壳温度，但仍有上升趋势，组织休风8小时20分处理；10月15日，利用年休机会对1号热风阀后热风主管三岔口上部高温部位进行了钻孔检查，发现了掉砖问题，尺寸大小900mm×1100mm；12月23日，利用休风机会对3号热风阀后热风主管三岔口高温部位进行了检查，发现了同样的掉砖问题，尺寸大小900mm×1100mm。针对3个三岔口处出现的问题，采用挖补支模捣磷酸盐综合浇注料的方式，对薄弱部位及炉壳外表温度点大于200℃的部位进行开孔灌浆处理。截止到2011年10月，热风送风系统共计栽灌浆孔231个，累计灌浆40多t，高温现象得以控制，避免了事故状态的休风。

2011年10月9日，利川年休时间，对1号热风炉热风出口，1、2、3号热风炉三岔口进行了冷态浇筑，风温提高到1180℃。通过处理，所处理部位至今没有出现高温的现象。

7 结语

(1)设计上应从结构上考虑：①热风炉各出口砖应能够自锁，热风出口组合砖通常设计为自锁结构，防止热风支管砌砖向炉内移动，组合砖中间设置滑动缝以适应热风炉大墙不同砌体的膨胀移位。7号高炉的热风出口只采用了宽140mm的楔形砖作为楦砖，没有自锁结构，导致内倾。②为适应高温、高压、强化冶炼和长寿的需要，热风炉和热风管道等部位的开口部和孔洞多采用组合砖结构。因为组合砖单体尺寸较大，采用花瓣形异型砖结构强度高且稳定性好，单体质量和组装、砌筑质量有保证。③热风出口应设立在大墙的垂直段，避免管道承受来自拱顶的压力。④热风总管与支管三岔口管径差异应适当增加，防止结合部位过于平坦，提高组合砖自锁能力，提高砌体稳定性，确保三岔口结合部位的强度。

(2)从高风温对输送管道系统要求考虑：采用大拉杆配合合理的管道支架，多角度考虑应力的变化；还要考虑顶燃式热风炉的热风出口位于热风炉温度最高区且直径最大的部位，其工作时的径向热膨胀对管道系统的影响也是最明显的。7号高炉在热风出口与热风总管之间就没有束缚的大拉杆。

(3)适当采用不固定的测温装置可以灵活掌握温度高的危险部位，哪一个位置温度高，就将测温装置防在哪，随时掌握温度变化趋势。当炉壳温度超过200℃时，打N2维持并计划进行检修是可以避免突发性的事故，保证高炉安全生产。

(4)开始有温度高的部位也考虑包箱灌浆或背水箱冷却，但是考虑做完后无法检查，形成二层格的状态隐患更大，所以快速处理挖补更可靠。如果在浇注料与炉壳之间贴1层耐火纤维毡，则炉壳温度会进一步下降。有关热风炉管道整体浇注达到高风温，能否保一代炉龄还有待验证。

(5)由于送风系统问题，目前满足安全生产，但是风温仍未达到设计要求，还要进一步研究提高。