八钢欧冶炉气化炉缸灌浆护炉实践.pdf

新疆钢铁总第169期2024年第1期作者简介：田果，男，39岁，本科，高级工程师，新疆八一钢铁股份有限公司炼铁厂。E-mail：引言欧冶炉气化炉是进行熔融冶炼的核心装置，产生液态渣铁以及煤气。炉缸设计全氧风口28个，采用全氧冶炼。该气化炉于2015年6月开炉，期间多次因不同原因停炉开炉。在炉前作业以及炉缸的生产维护过程中，采取了多种技术方案消除煤气泄漏。随着熔炼率达到 175 t/hHM 以上，铁口维护难度增加，需要持续进行维护。2018年进行碳素料炉缸灌浆，利用年修炉缸清理检修机会在铁口区域进行灌浆。2023年2月在风口上下部位开设灌浆孔进行造衬压浆，取得了明显效果，找出了在全氧冶炼炉缸灌浆的可行性办法。计划每两个月在休风检修中进行一次炉缸灌浆，期望能有效地消除炉缸砖衬的间隙，减缓炉缸砖衬侵蚀，对延长气化炉风口带的使用寿命起到积极的作用。1灌浆的材料选择根据气化炉炉缸耐火材料的性能要求，灌浆用料应具备良好的流动性和施工性能，以便顺利压入施工中。此外，灌浆泥料的膨胀系数和导热系数等应与炭砖、风口组合砖等基本相似。欧冶炉气化炉炉缸耐火材料的性能表明，炉缸环碳超微孔炭砖具有良好的理化性能，因此选择碳胶作为灌浆用浆料，见表1。碳胶主要由焦油、碳粉、电极粉、煤粉等组成，其理化特性与孔隙填充剂炭砖相似1-2。在灌浆过程中，碳胶经高温烧结，有效消除炉缸耐材间的气隙，提高其热导性，确保炭砖与炉壳良好接触，形成稳定的炭砖前保护凝固层，填充砖衬之间的空隙，提高炉缸冷却系统的效果，减缓炉缸砖衬的侵蚀。同时，碳胶也能有效封堵铁口煤气泄漏，延长欧冶炉气化炉的工作寿命。2灌浆工作的实施2.1 准备工作在欧冶炉气化炉进行压浆，采取什么样的方法，在什么部位灌浆，每个孔灌浆多少量等，都引起了讨论。经过各方技术人员深入讨论，制定了详细的技八钢欧冶炉气化炉缸灌浆护炉实践田果，马尚民，朱磊（新疆八一钢铁股份有限公司炼铁厂，新疆 乌鲁木齐 830022）摘要：欧冶炉气化炉料柱高度8.6 m，炉缸设计直径9380 mm，共设置28个氧气风口，采用纯氧冶炼。于2015年6月开炉，气化炉铁口区域不同程度的漏煤气，造成出铁喷溅，炉前维护操作困难等现象。近几年陆续进行了热面碳素料的灌浆维护，冷面缝隙堵塞的填料方式，及热面造衬的技术进行炉缸维护，有效解决了铁口区域煤气泄漏的问题。关键词：漏煤气；灌浆；铁口喷溅DOI：10.20146/ki.1672-4224.2024.01.002中图分类号：TF543文献标识码：B文章编号：1672-4224（2024）01-0005-03Practice of Gasifier Hearth Grouting Protection in Bayi SteelGuo Tian,Shangmin Ma,Lei Zhu(Ironmaking Plant of Xinjiang Bayi Iron and Steel Co.,Ltd.,Urumqi,Xinjiang 830022)Abstract:The charging column height of the gasifier of eurosmelter is 8.6 m,the design diameter of the hearth is 9380 mm,and a total of 28 oxygen tuyeres are set,using pure oxygen smelting.The gasifier was opened in June,2015,and gas leakage occurred in the iron mouth area of the gasifier to varying degrees,resulting in iron splashing and difficult maintenance and operation in front of the gasifier.In recent years,the hot surface carbon material grouting maintenance,the cold surface gap blockingfilling method,and the hot surface lining technology have been carried out to maintain the hearth,which has effectively solvedthe problem of gas leakage in the iron mouth area.Key words:gas leakage;grouting;taphole splash52024年第1期新疆钢铁总第169期术方案，在休风状态进行灌浆作业，可以降低灌浆过程的诸多安全风险，同时过程是可以受到控制的。技术及工程技术人员经过认真的思考与论证后，首先确定了压浆孔的位置。对于大套自带的压入孔，欧冶炉风口自带三个压浆孔，孔径为36 mm，满足一般的压入孔要求。在灌浆过程中，可以打开丝堵，使用短管和快接短管进行造衬料的压入。需要在休风期间拆除氧枪，清理现有的灌浆孔道以便利用。具体的大套压浆孔位置可参考图1中的正视图位置，以及图2中的剖视尺寸图。图1 大套压浆孔正视图位置图2 大套压浆孔剖视尺寸图b通过冷却壁缝新开灌浆孔，炉壳厚度 80 mm，冷却壁与炉壳填料层40 mm，冷却壁厚度290 mm，冷却壁间缝隙 3050 mm。风口中心线标高 14.471mm，在炉壳风口法兰上下沿 300500 mm 范围内冷却壁竖直缝上开孔。开工前欧冶炉休风系统压力低于5 kPa，在冷却壁缝隙上，大套上方和下方各开一个孔（共计56个），开孔的方式是采用直径32 mm的磁力钻在炉壳进行开孔，保证炉壳局部应力释放，炉壳开孔成功，检查确认开孔位置在冷却壁缝隙后，再次用直径 25 mm的冲击钻头开孔至穿透冷却壁热面的深度，并对开孔进行检查，进行灌浆短管焊接安装接头阀门。开孔直径32 mm 短管长度3050 mm，采用标准丝扣螺纹连接球阀。确定热面压入量和材料选择是非常重要的。在风口带及以上的热面压浆过程中，应选择稀土硬质压入料。鉴于欧冶炉全氧冶炼的特点，应选择耐高温、耐腐蚀、耐冲刷的材料，具有更好的抗酸碱能力和抗氧化性能。铁口位置的主要作用是封堵煤气泄漏和消除喷溅。根据碳砖的材质特点，选择炭胶作为压入料。根据冷却壁与炉壳之间的间隙，确定两个铁口准备510 t的压入料。风口带热面灌浆，根据欧冶炉的炉缸直径为9380 mm，设计风口部位炉墙耐材厚度为1200mm，预计的造衬厚度为200400 mm。28个风口冷却壁缝隙上下各开一个，共56个大套三个孔，总共84个，共计140个孔。经过计算，预计单孔压入量为270kg。表1 炉缸环碳碳砖理化性能2.2 灌浆过程风口及铁口段灌浆的步骤：采用水浴法将浆料加热，进行灌浆孔通道清孔，灌浆孔吹扫，灌浆机等设备预热，进行灌浆，记录压入量压力，现场清理结束收尾。（l）浆料加热，不管是碳胶还是其他无水压入料，在施工前都要进行加热软化步序。碳胶在压入前，项目密度显气孔率抗压强度抗折强度线性膨胀系数（20200）导热系数30灰分氧化率￥抗碱性1m孔容积比平均孔半径透气度铁水熔蚀￥单位g/cm3%MPaMPam/（m.K）W/（m.K）%级别%UmmDa%指标1.68164293.015228U150.11286新疆钢铁总第169期2024年第1期须经34 h的加温软化，加热方式是将铁桶装的压入料连同桶放入水槽中使用蒸汽加热至 7080，使浆料温度达到75 以上，具备导入压浆机的条件。较高的温度可以使浆料的流动性增加，碳胶会沉积，灌浆软管过长会影响碳胶的流动性，导致压入时压力变高影响控制和判断。所以对压入料的温度管理是贯穿整个压入施工过程的。（2）灌浆孔清孔，灌浆孔是焊接在炉壁上的金属短管带球阀，在首次灌浆前，管道是畅通的，灌浆后会受到浆料的堵塞。疏通灌浆孔可以在炉体带压情况下进行，需要做的安全防护措施是对煤气的可靠防护，同时选择好作业面的人员站位，避开灌浆孔正面，使清理孔道的深度达到计划。（3）灌浆孔吹扫，可以采取氮气进行吹扫，清理干净孔道内的粘结物，或者利用炉内压力吹扫灌浆孔道（煤气安全防护），作业时人员选好站位，避开正面，采用蒸汽软管对灌浆短管进行蒸汽吹扫可以起到对孔道预热作用，但是会有水残留在灌浆孔内。（4）设备预热，采用压入泵内倒入热水对设备及压入软管打循环试车，确认设备及附属设备完好，相位正确。压入前，倒入达到温度的浆料，用炭胶压出热水，待前端出料时，关闭前端球阀，设备由压入操作改为打循环，对灌浆设备及金属软管进行灌浆前试运转，开启灌浆泵的加热功能（有此功能的设备），确保浆料温度达到要求。（5）炭胶倒入泵内前必须充分搅匀消除沉积颗粒；休风后压浆休风后，压入料均匀，粘接较好，炉衬在送风后，运行正常，冷却水温度下降，修补效果较好。（6）将快速接头与压入孔位的短管或球阀连接，用对讲机联络完后，先启动压入泵，待指针压力0.5MPa后，依次打开软管球阀，压入一个孔位结束后，必须通知停机，关闭连接短管的阀门，卸压后，关闭软管阀门，方可拆除软管，并拧上闷帽；压入时由专人对每孔的孔位号、压入量、时间、设备的压力进行记录。（7）如有相邻的上下孔位需压入，先压下后压上原则，进行灌浆时的压入顺序时由下至上，一层隔一层，一孔隔一孔的顺序，循环压入的方法根据炉前灌浆人员的指令，可以灌浆操作者接到指令后，确认可以压浆，盯着压力表，压力低于2 MPa且返料管没有返料，表示浆料已经压入。在持续将浆料倒入灌浆机之前，浆料必须用搅拌机搅拌均匀，防止沉积并增加灌浆阻力。（8）在压力缓慢上升且即将超过 2.5 MPa时，应停止灌浆，以免破坏炉缸内的砖衬或形成通道，反而适得其反。若压力短时间内持续超过2.5 MPa，应立即停止灌浆，清空灌浆机和软管中的浆料，并监视灌浆孔，如有浆料溢出或喷出的情况发生时应立即停止灌浆。（9）记录灌浆过程中，对每次灌入浆料温度、数量、压力值及其变化，按照时间灌浆孔编号记录在案，有助于调整下一次灌浆方案和进程。结束收尾灌浆结束后，检查炉缸内每一个灌浆孔的阀门及闷头，确保全部关严无遗漏。八钢欧冶炉近3年对铁口及侧壁进行了多次压浆，2023年1月份休风检修时，对风口带侧壁16个孔压浆，每孔 270 kg。2021年对铁口区域炉壳设置灌浆孔6个，铁口脖子设置灌浆孔3个，灌入了碳胶量达到5 t。随着处置脱硫剂量的增加，煤气系统消耗的处理药剂量增加，系统阀门的腐蚀速度加快，增加了欧冶炉煤气系统的检修频次。3 效果及分析近几年的灌浆，有效封堵了铁口跑煤气，铁口跑煤气一直是影响欧冶炉炉前作业的难点。因欧冶炉采用纯氧冶炼，铁水及炉渣温度波动较大，对铁口耐材侵蚀较大，铁口脖子部位极易出现窜煤气情况，在出铁过程中造成持续的喷溅，影响铁口的维护及炉前作业安全。经过碳质压入料的灌入，有效封闭了煤气通道，铁口喷溅在压浆结束后明显降低，铁口深度由2.8 m逐步上升至3.1 m并可以长时间维持，炉前作业安全得到保障，铁口泥套表面破损率降低45%，同时铁口区域煤气浓度明显降低，提供了安全的维护条件。4结论通过对欧冶炉处置固废脱硫剂生产实践的研究和分析，可以得出以下结论：（1）欧冶炉正常生产时，气化炉内温度在 1050 以上，压力 0.4 Mpa,炉内保持高温氧化还原氛围，温度压力及氧化还原氛围完全满足各类废物处置的工艺要求；（2）理论指导现实生产过程，在生产过程中试验吨铁配加1015 kg脱硫剂不影响铁水质量与炉渣质量。参考文献1 姜华，陆祖英.高炉炉身采用高导热高强度石墨砖技术 J.炭素技术，2005（05）：34-38.2 徐益军，李新健，张忠珣等.高炉炉缸用新型灌浆料 J.耐火材料，2009，43（04）：307-308.7