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不同爐齡期炮泥選用分析
鐵口區(qū)域是高爐爐缸內(nèi)最薄弱環(huán)節(jié)之一。優(yōu)質(zhì)無(wú)水炮泥和良好鐵口操作維護(hù)習(xí)慣對(duì)改善出鐵場(chǎng)工作環(huán)境、降低鐵口維護(hù)量、提高爐前生產(chǎn)效率、降本增效及延長(zhǎng)高爐壽命有關(guān)鍵作用。只有選擇跟高爐需求匹配的炮泥，通過(guò)良好的鐵口操作維護(hù)習(xí)慣才能呈現(xiàn)好效果、產(chǎn)生好收益。因此，無(wú)水炮泥質(zhì)量的好壞對(duì)高爐穩(wěn)產(chǎn)長(zhǎng)壽至為重要。
高爐從點(diǎn)火投產(chǎn)到休風(fēng)停爐的運(yùn)行時(shí)間為一代爐役期。處于不同爐役時(shí)期的高爐，其鐵口工況有較大差異，對(duì)炮泥要求的側(cè)重點(diǎn)也有不同。好用炮泥，每一批產(chǎn)品性能指標(biāo)應(yīng)處于范圍值內(nèi)，而不應(yīng)大于或小于某一限值。對(duì)不同爐役期高爐特點(diǎn)和炮泥要求進(jìn)行分析和歸納，選擇跟高爐更匹配的炮泥應(yīng)引起炮泥使用者的重視。
一、開(kāi)爐初期
剛開(kāi)爐時(shí)，風(fēng)溫、風(fēng)壓都還處于較低的水平，生產(chǎn)出的鐵水和渣比較粘稠。高爐要求：一、需及時(shí)地排凈渣鐵；二、需將爐內(nèi)泥包和各種砌體的水分從鐵口排出。故要求鐵口必須快速準(zhǔn)時(shí)地打開(kāi)，開(kāi)口準(zhǔn)點(diǎn)率成為考核爐前操作的首要指標(biāo)。不能按時(shí)打開(kāi)鐵口及時(shí)出鐵，很容易引起休風(fēng)，使開(kāi)爐失敗，甚至造成休風(fēng)堵死風(fēng)口，各項(xiàng)開(kāi)爐工作陷于被動(dòng)局面。
近年來(lái)，隨著高爐煉鐵技術(shù)進(jìn)步及開(kāi)爐經(jīng)驗(yàn)豐富，從點(diǎn)火到達(dá)產(chǎn)時(shí)間越來(lái)越短，三五天即可全風(fēng)達(dá)產(chǎn)。開(kāi)爐已經(jīng)摒棄有水炮泥，點(diǎn)火就開(kāi)始使用無(wú)水炮泥。鐵口區(qū)域內(nèi)導(dǎo)有一個(gè)緩慢過(guò)程，爐內(nèi)耐材水分排出需較長(zhǎng)時(shí)間。開(kāi)爐初期應(yīng)為從高爐點(diǎn)火投產(chǎn)到形成穩(wěn)定送風(fēng)制度，保持爐缸活躍穩(wěn)定。
圖1 開(kāi)爐初期鐵口區(qū)域狀況
開(kāi)爐初期鐵口區(qū)域如圖1所示。近年來(lái)，大多數(shù)新建高爐均會(huì)在鐵口下方澆注或搗打一個(gè)泥包平臺(tái)，剛生產(chǎn)時(shí)泥包非常穩(wěn)定，鐵口磚沒(méi)有受到侵蝕，爐缸內(nèi)活躍度不高，對(duì)炮泥的抗沖刷和鐵口深度要求相對(duì)較低，鐵口深度比較好維持。為活躍爐缸，需及時(shí)打開(kāi)鐵口排放渣鐵。高開(kāi)口準(zhǔn)點(diǎn)率對(duì)炮泥的要求是好打泥易開(kāi)口無(wú)噴濺。
開(kāi)爐初期泥炮設(shè)備處于磨合期，炮膛及出鐵場(chǎng)溫度偏低，出鐵孔道溫度不高，推泥阻力偏大，實(shí)際打泥壓力會(huì)低于設(shè)計(jì)值，開(kāi)爐期炮泥馬夏值應(yīng)低于標(biāo)準(zhǔn)值。僅僅通過(guò)增加結(jié)合劑量降低炮泥馬夏值是不可取的，這樣會(huì)延長(zhǎng)炮泥結(jié)焦時(shí)間，開(kāi)口后長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有強(qiáng)度。
開(kāi)爐出鐵后，爐缸耐材水分逐漸排出，砌體在高溫下體積發(fā)生變化，會(huì)形成縫隙，貫穿的裂縫極易造成鐵口區(qū)域竄煤氣。高結(jié)合劑量結(jié)焦慢的炮泥不僅不能減緩阻止出鐵過(guò)程中煤氣泄漏，而且會(huì)加劇鐵口噴濺，惡化爐前作業(yè)環(huán)境，增加爐前勞動(dòng)強(qiáng)度。開(kāi)爐初期炮泥在降低炮泥馬夏值和加快炮泥結(jié)焦速度兩方面的平衡考驗(yàn)著炮泥技術(shù)工作者。開(kāi)爐初期鐵口竄煤氣會(huì)影響出鐵，需及時(shí)改善炮泥性能，炮泥企業(yè)需更快更好地滿足客戶要求。
針對(duì)開(kāi)爐初期鐵口竄煤氣影響出鐵，可優(yōu)化炮泥配比，選用抑制噴濺型炮泥。良好的作業(yè)性能、優(yōu)異的抗沖刷能力和適宜的結(jié)焦速度，將逐漸減緩直至消除噴濺。
二、穩(wěn)產(chǎn)期
當(dāng)風(fēng)溫、風(fēng)壓達(dá)到設(shè)計(jì)水平，尤其送風(fēng)制度趨于穩(wěn)定，高爐氣流分布合理，溫度分布均勻，熱量充沛穩(wěn)定，爐缸工作活躍。以此為標(biāo)志，高爐進(jìn)入了穩(wěn)產(chǎn)期。
進(jìn)入穩(wěn)產(chǎn)期后，每天有大量熔融熾熱的渣鐵從鐵口排出。高風(fēng)溫、富氧噴煤和高壓差操作使鐵口區(qū)域侵蝕尤為嚴(yán)重。形成穩(wěn)定泥包保護(hù)爐墻和排凈渣鐵保證高產(chǎn)順行成為核心任務(wù)。鐵口深度合格率、全風(fēng)堵口率和渣鐵放凈率成為爐前操作首先考核的指標(biāo)。
穩(wěn)產(chǎn)期高爐要求炮泥易維護(hù)鐵口，開(kāi)口時(shí)漏鐵口和斷鐵口出現(xiàn)概率較低，打開(kāi)鐵口后無(wú)潮泥噴濺，出鐵平穩(wěn)，渣鐵放凈。目前大部分鋼企冶煉強(qiáng)度高，日產(chǎn)量遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)值，爐前開(kāi)堵口設(shè)備制約炮泥性能的發(fā)揮。結(jié)合強(qiáng)度偏低、結(jié)焦速度偏慢、廢舊材料加入比例過(guò)高的炮泥使用后，可輕松打開(kāi)鐵口，但從開(kāi)口到出鐵結(jié)束鐵口深度衰減快，甚至?xí)治g沖刷到鐵口爐墻。鐵口深度、抗沖刷好的炮泥在出鐵結(jié)束見(jiàn)風(fēng)噴口時(shí)應(yīng)該有先小風(fēng)后大風(fēng)、噴濺逐漸加大的緩慢過(guò)程。
穩(wěn)定鐵口深度不是一蹴而就，需要炮泥質(zhì)量長(zhǎng)期保持穩(wěn)定。炮泥質(zhì)量不因原材料批次、季節(jié)、氣溫等變化而出現(xiàn)較大范圍波動(dòng)。穩(wěn)產(chǎn)期炮泥應(yīng)該堅(jiān)持以性價(jià)比選擇供應(yīng)商，而不應(yīng)低價(jià)中標(biāo)。
三、爐役后期
高爐長(zhǎng)時(shí)間處于高強(qiáng)度冶煉狀態(tài)，鐵口工作環(huán)境尤為惡劣。爐缸其他部位的鐵水和爐渣以“環(huán)流”方式流往出鐵口。在風(fēng)口回旋區(qū)“攪動(dòng)”作用下，渣鐵在鐵口孔道前方形成“渦流”，高速流動(dòng)的渣鐵劇烈地沖刷泥包及鐵口孔道，最后將鐵口孔道沖刷成喇叭口狀，破壞了泥包和鐵口孔道。爐役后期鐵口區(qū)域狀況如圖2所示。
1、爐壁耐火磚；2、鐵口通道；3、爐墻渣皮；4、舊泥包；5、出鐵中泥包被渣鐵侵蝕變化；6、新炮泥；7、焦炭；8、爐墻；9、鐵口泥套；10、鐵口邊框。L、鐵口深度；K、紅點(diǎn)（硬殼）；α、鐵口角度。
圖2 爐役后期鐵口區(qū)域狀況
從圖2中可以看出，鐵口運(yùn)行一段時(shí)間后，陶瓷杯和碳磚被渣鐵沖刷和侵蝕變得越來(lái)越薄，只剩下堵口后炮泥形成的泥包及渣皮來(lái)保護(hù)冷卻壁。無(wú)法形成泥包或泥包較小時(shí)，鐵口附近冷卻壁水溫會(huì)升高，鐵口區(qū)域成為高爐本體受到破壞程度較大和最薄弱的部位。因此，維護(hù)鐵口深度在役后期高爐維護(hù)操作中至關(guān)重要。如果鐵口維護(hù)不當(dāng)，將造成鐵口工況失常，殘存磚襯剝落殆盡，會(huì)燒壞冷卻壁，嚴(yán)重則導(dǎo)致?tīng)t缸燒穿之類的重大事故。
爐役后期需提高炮泥抗沖刷能力，力爭(zhēng)做到每次出鐵結(jié)束后泥包殘存炮泥量大于堵口漂走和侵蝕沖刷掉的炮泥量。足夠厚度的泥包可更有效保護(hù)鐵口區(qū)域爐墻，保證煉鐵生產(chǎn)安全運(yùn)行。
若因前期使用炮泥質(zhì)量較差，鐵口維護(hù)效果不好，鐵口區(qū)域冷卻壁水溫差失常時(shí)，應(yīng)及時(shí)選用釩鈦炮泥。釩鈦炮泥堵入鐵口后，炮泥中釩鈦化合物在鐵口附近形成TiN、TiC進(jìn)行強(qiáng)化護(hù)爐。多座高爐應(yīng)用實(shí)踐表明，使用釩鈦炮泥，同時(shí)加入鈦礦或鈦線進(jìn)行全方位護(hù)爐操作，將很快使冷卻壁水溫差恢復(fù)至安全范圍值內(nèi)。
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