摘要  随着风量的增加和采用高富氧操作，邯钢7号高炉冶炼强度不断提高，吹管无法适应新的生产形势，频繁出现烧穿事故。在无法采用水冷吹管的情况下，通过采用改进吹管材质、结构及制作工艺等措施，吹管烧穿问题得以解决，吹管寿命大幅提高。

关键词高炉吹管烧穿改进

I 引言

  邯钢7号高炉有效容积2000m³，设有28个风口，使用的吹管由炼铁部自己的铸铁车间制作。高炉于2000年6月28日投产，投产初期冶炼强度不高，吹管没有出现大问题，进入2002年后，7号高炉通过增加风量、高富氧操作进行冶炼强化，吹管开始不能适应新的生产形势，使用寿命大幅下降，频繁出现吹管烧穿事故，而该高炉风口大套、二套内径小，小套前端空间狭隘，受尺寸限制无法采用高效长寿的水冷吹管，生产安全受到严重威胁。通过分析吹管不同破损部位的破损机理和破损规律，在吹管结构、钢质材料和内衬耐火材料、制作工艺等方面不断改进，在2004年初制造出无水冷的新型吹管，使用良好效果，吹管寿命大幅度提高，没有再出现吹管烧穿事故，高炉各项技术经济指标不断改善。

2吹管问题的演变过程

  邯钢7号高炉吹管使用寿命不断下降、最后形成频繁损坏、烧穿局面是随着高炉主要参数(见表1)的变化分为三个发展阶段。

  (1)第一阶段：2001年7月前7号高炉处于缺风、少氧的状态，由于扩容时没有建设与炉容相匹配的风机，暂时使用的是1台为1260m³高炉备用的标牌为3250m³／min的日本三菱风机，入炉风量维持在3 150m³／min左右。因邯钢制氧能力不足，高炉富氧量极少。热风炉蓄热面积不足，单位炉容蓄热面积只有66．5 m²／m³，风温能力偏低，平均风温不足1080℃。这段时期高炉冶强不高，吹管没有出现明显影响生产的问题。

    (2)第二阶段：2001年7月邯钢2台8000m³／h吸附式制氧机相继投产后，7号高炉开始逐步富氧，富氧量8000m³／h，富氧率达到了3％。2001年底随着热风炉双预热技术的投入使用和开始配烧焦炉煤气，风温使用水平提高，最高风温可达到1150℃。随着富氧率、风温的上升，新吹管使用不久即出现内衬脱落、钢壳发红现象，吹管烧穿时有发生。后受其

他因素影响和吹管问题的制约，风温使用水平被控制到1 100℃的水平，吹管烧穿问题得到暂时的控制，但使用寿命明显下降，从2001年的5～6个月下降到3～4个月，给高炉生产增加了安全隐患。

    (3)第三阶段：2002年下半年随着公司新的深冷制氧机的陆续投产，高炉富氧率快速增加，富氧量增加到11500 m³／h，氧前风量3 170 m³／min，富氧率达到4．5％。2003年7号高炉新建4900m³／min风机投入使用，风量增长到3600m³／min，风速提高，从加风前的175 m／s增加到195m／s，虽然富氧率有所下降，但仍然处在4％左右的高水平上。在风量、风速提高和高富氧率的作用下，吹管问题再次严重暴露，吹管使用寿命进一步缩短，平均使用寿命只有2．5个月。吹管烧穿事故频繁发生，在2002年6月到2003底的一年半时间里发生了11次，每次事故损失产量都在千吨以上，同时高炉又增加了很多休风来更换已检查到的严重发红、濒临烧穿的吹管。吹管问题已经严重威胁高炉生产的安全，制约高炉

指标进步。

    从以上情况可知，风温、风量、特别是富氧率提高使原有的吹管已无法满足新的生产需要。在受高炉风口大套、二套内径小，小套前端空间狭隘的尺寸限制而无法采用高效长寿的水冷吹管的情况下，必须通过其他途径对吹管进行改进，才能使其能够承受高风温、高富氧、大风量的生产要求。

3  吹管破损、烧穿原因分析和改造措施

    吹管在送风系统设备中是一个非常薄弱的环节。受吹管外形尺寸的限制而又必须满足进风面积的需要，吹管内衬耐火材料的厚度受到严格的制约，在高炉生产送风的过程中，吹管内部要持续传输高速高温热气流，在热应力、热震性、高速气流的物理冲刷及氧化性侵蚀的作用下，吹管耐火内衬材质会逐步的减薄甚至脱落。在外部没有冷却措施的情况下，当局部钢质材料暴露后会更快速的加快吹管破损，很快出现钢管发红、发白，严重时就会造成吹管突然烧穿。

    2003年邯钢炼铁部开始组织技术人员对7号高炉吹管破损进行了调查研究，通过对吹管不同破损部位的破损机理进行分析，查找破损规律，在吹管的钢质材料和内衬耐火材料的选取、吹管外形结构、内衬制作工艺等方面做了相应的改进：

3．1  改进吹管结构

    通过调研发现老吹管最容易破损的部位是煤枪斜插管和吹管交界的部位以及吹管头部区域，主要原因是煤枪斜插管相对更细，耐火材料薄并且不易捣打均匀，容易脱落，另外，老吹管煤枪斜管和吹管的角度差异造成耐火材料内面产生一个160⁰的凸角(图1中2所示部位)，引发高温、高速的气流在此处产生旋流效应，加快耐火材料损耗、脱落，使吹管钢质内面很容易直接受到高温气流冲击而破损、烧穿。根据以上分析并通过多种方案的比较、论证，最后在新吹管的结构上作出了如下改进：把吹管和煤枪插管夹角方向(图1中1所示部位)的钢管割除，使二者联为一体，同时把煤枪插管进行加粗，耐火材料厚度增加，使耐火材料内衬能够更结实的依附在钢管内侧，不易脱落，保护钢管作用加强。插枪前端(图1中2部位)钢管突起一部分，外沿基本和吹管平行，使耐火材料内衬平滑，消除了凸角造成的高速旋流，有效减缓对耐火内衬冲击磨损。

3．2改进吹管材质   

    老吹管的钢管材质为普通的A3钢，耐热性差高温下易变形；内衬耐火材料采用耐火水泥加砖粉混合而成，密度小、强度低，抗高温氧化性能差，易磨损。这两种材料很难抵制高温气流的化学侵蚀和物理冲刷。通过选择比较把吹管的钢质材料改成耐热锅炉钢，制定了新型吹管耐火材料专用料，两种新材质的选取既能满足吹管的工作要求，又有利于吹管的制作和加工。   

3．3改进吹管制作工艺   

    老吹管的制作工艺非常简单粗放，制作场地没有严格要求，在吹管的钢管内插入振动棒芯后人工填充耐火材料后振动}昆匀，在耐火材料凝固后拔出棒芯，然后插入煤气管明火烘烤干透即可。这种制作工序弊端很大，耐火材料不易混匀，受热不均匀容易造成耐火材料膨胀不均、热应力集中、晶格转变水分集中大量蒸发而破坏耐火衬体，整体内衬的强度和高温性能都会大幅下降。为此技术人员设计\制作了吹管填充耐火材料的专用平台，对耐火材料的粒度、混合配比、填充速度和振动时间、强度做出了详细规定，在烘烤工艺中专门制作了烘烤箱，根据耐火材料性能，制定严格、合理的烘烤曲线，保证了耐火材料干燥成型后具备最好的理化性能。 

 3．4加强责任管理   

    在整个吹管制作工序的管理上建立一整套规章制度，在备料、加工、入库各个工序全部实行专人负责签字确认制度：每个吹管上都要打上编号，相应记录制作时间、制作过程的各项参数指标和制作人员姓名后存档，一方面可以提高监督作用，增强制作人员的责任心，另一方面吹管使用出现问题后便于逐步分析、查找原因和进行改进。  

4新型吹管的使用效果

  在通过以上四个方面的改进后，新型吹管于2004年1月批量生产并在7号高炉投入使用。随后一年多的生产中，在富氧率高达4％的情况下，吹管没有出现过一起烧穿，掉衬、发红现象也极少出现。使用寿命最高可达到1年，比过去提高了一倍，消除了专为更换吹管而造成的休风。新吹管投入使用前后的使用寿命和吹管烧穿事故的比较如图2、3所示。消除了吹管问题这一制约因素，7号高炉在使用富氧、风温等手段调剂炉况时不再心存顾忌，炉况更加稳定。充分利用高富氧优势，产量提高，在2005年利用系数突破并稳定在2.5以上,在全国同级别高炉中排名首位。

5  结语

    邯钢7号高炉的吹管改造非常成功，和老吹管制作工艺相比，在不采用水冷的条件下，主要是对吹管的选材、形状结构进行改进，并在制作工艺和生产管理上制定了更科学规范的控制标准，使制成的吹管更加合理和耐用，满足了高风温、高富氧、大风量的冶炼要求。