1、铁口常见问题及其改进措施以首钢京唐号高炉为例申报工种：高炉炉前工单 位：首钢京唐公司炼铁部姓 名：于旭磊日 期：2013 年 8 月 6 日1铁口常见问题及其改进措施以首钢京唐号高炉为例（首钢京唐公司炼铁部炼铁分厂于旭磊）摘要：本文结合首钢京唐 1高炉生产中的实践经验，列举了高炉铁口工作中的常见问题，并在分析问题的基础上提出了具体改进措施，为进一步适应高炉强度生产需要、提高生产效能创造重要条件。关键词：高炉 铁口 常见问题 改进措施 实践1.前言随着高炉操作技术的不断革新，高炉越来越向大型化和长寿化方向发展，出铁量和铁流速均有所增加，出铁时间有一定程度的延长，同时由于高温高压操作，铁水温度整体
2、升高，这对高炉出铁口及其所用炮泥提出了更为苛刻的要求。炉前操作是高炉生产中的重要环节，在整个炼铁流程中具有举足轻重的地位。在实际生产过程中，由于铁口经常受到高温渣铁的侵蚀和冲刷，因此铁口是高炉的薄弱环节，使得铁口的维护成为炉前工作的头等大事。首钢京唐 1高炉于 2009年正式建成投产后，对炉前工作提出了更大挑战。围绕如何降低生产成本、减少人工工作量、提高高炉的经济效能等核心问题，炉前班组和笔者都进行了深入思考。根据多年工作经验，我们发现，铁口常见问题的出现不是孤立存在的，具有一定的主客观因素。本文将从铁口常见问题谈起，列举当前铁口维护中出现的八大问题，剖析出现问题的深层次原因，最后提出具体治理
3、措施，以期为更好提高首钢京唐 1号高炉的生产效能做出积极贡献。2.铁口常见问题及原因分析2.1 常见问题在改造后的大型高炉中，由于不设渣口，铁口成了渣铁排放的唯一通道，并在冶炼生产中不得不承受多种破坏作用，因此，使铁口始终保持正常工作状态就显得尤为重要。笔者从事炉前工作已有十余年，对铁口维护中出现的问题有着较为深刻的体认，认为以下2八大问题基本囊括了当前生产中极易出现的情况：（1）连续跑泥。在实际生产中，通常将在同一铁口出现两次以上跑泥的情形称为连续跑泥。在高压作用下，炮泥从泥套面与炮头面接触部位缝隙冒出，使铁口维护不到位，增大炉前工作量，而且极易跑大流，情况严重时不得不进行放风，甚至被迫停产
4、。（2）铁口深浅不一。为了保证安全生产，高炉铁口深度最低也要等于铁口部位的炉缸厚度。根据首钢炉前生产实践，正常孔道深度超过炉墙厚度的 1/41/3最为适宜。但是由于各种原因，铁口深度常常不稳定，容易造成两铁口出铁不均匀，对高炉生产产生影响。（3）漏点过长。在实际堵口时，打进孔道的炮泥不能有效弥补漏点或泥包部位，造成漏点过长、泥包修复不完整等现象，使出铁过程中孔道漏渣铁，影响铁口深度或者出铁晚点。（4）铁口喷溅。在铁口打开初期，渣铁与炉缸内的煤气从铁口孔道内喷出，出现喷溅现象。如果铁口喷溅时间过长，对主沟侵蚀和泥套维护以及设备维护带来很大难度，增加很多工作量。（5）铁口难开。未在规定时间内打开铁
5、口，即为铁口难开。当孔道内铁皮层过厚或铁口孔道渗出渣铁时，极易造成铁口难开，严重时会造成出铁晚点憋风，使辅材消耗过多，增加了劳动量，进而加大了生产成本。（6）泥包断裂。新泥包与旧泥包接口产生裂缝并断开即为泥包断裂。泥包断裂易使孔道造成炉门过浅、卡焦碳、渣铁出不净等，进而容易出现铁流过大等重大生产事故。（7）打不进泥。在堵口过程中如果压力过高或者跑泥，泥炮就不易按规定打够泥量，而孔道严重亏泥则会造成铁口难开或者铁水自行流出。（8）被迫堵口。被迫堵口是生产过程中的一种非正常状态，是在渣铁未出净的状态下进行堵口。如果渣铁出不净，会对下一次出铁造成影响。2.2 原因分析通过以上八个问题，我们可以看出京
6、唐公司 1 高炉投产后炉前工作面临诸多困难。从根本上来说，以上八个问题皆是因为铁口基础不好所致。众所周知，泥套、铁口孔道和泥包是铁口的三大关键部位，每一个环节出现问题都有可能对铁口的正常维护产生重大影响，3归根到底，日常生产中的每一个问题都与泥套、铁口孔道和泥包这三大部分具有千丝万缕的联系。这些问题是因为什么引起的、怎样才能避免这些问题？针对日常生产中遇到的八大问题，本部分从生产的三大环节入手对原因进行了分析：（1）物理冲刷和化学侵蚀：对泥包、铁口孔道和泥套的破坏。在打开铁口后，铁水以及炉渣在炉内压力以及炉料自身重量的综合作用下，飞速通过铁口孔道，将铁口的孔道内部冲击成了喇叭形状。炉渣中含有的
7、 CaO 和 MgO 与炮泥中的 Al2O3、SiO 2等形成低熔物，降低了与渣、铁接触的耐材的强度。当溶渣的碱度越大、其流动性能比较好时，其产生的化学反应就越强，进而加大了对泥包的破坏程度，使孔道尺寸有所增加。不可忽视的是，铁口区域是炉缸内部受损最为严重的区域，因为大量的熔融渣铁从铁口排出，不断冲刷、侵蚀铁口区域的砖衬，因此要形成稳定的保护层十分困难。此外，风口位于铁口上方，风口鼓入的高温、高压、高速空气呈复杂紊流流动状态并在铁口区域形成回旋区 ，在紊流带动下，焦炭颗粒在跟随流体的运动过程中形成一系列化学反应，对铁口造成物理性破坏和化学侵蚀。详见图一、图二：图 一 1 投 产 使 用 前 的
8、 铁 口 图 二 投 产 使 用 中 的 铁 口在多重作用下，现有渣壳已不足以对其进行保护，铁口出渣铁完毕后要在堵口时打入一定的炮泥形成泥包，修补被侵蚀的铁口区域的炉墙，以达到维持一定炉皮厚度的目的。投产前的高炉炉壁全部由炭砖等耐高温材料组成，其主要目的是保护冷却壁和保持炉型；投产后，炉缸内砖衬受到渣铁的化学侵蚀和物理冲刷，其保护冷却壁的作用大大降低，冷却壁周围形成的渣壳一定程度上取代砖衬形成了一层保护膜。对比一、二图可以发现，投产后的铁口区域砖衬1 该图片引自于张明宸专题讲座：PPT做好铁口维护的方法和意义 。4受到严重破坏，必须通过技术手段进行特殊保护，才能使其发挥正常作用。（2）炮泥烧结
9、不均匀。笔者认为，发生铁口难开和泥包断裂（问题 2和问题 4）的根本原因是，打入孔道的炮泥受炉缸内渣铁温度的影响。打入孔道内的炮泥被液体的铁渣加热至非常高的温度（通常达到 1450到1550） ，受到炮泥导热作用的影响，铁口孔道与液体铁渣接触面的温度和里面温度差异非常大，孔道的炮泥因为内至外的温度不一样，膨胀系数不尽相同。离铁水越近的，温度越高、膨胀系数越大，这便使得铁口各个位置以及泥包出现了裂隙。（3）渣铁对泥套的破坏。在出铁过程中，随着出铁孔道扩大，新泥与旧泥结合部位会出现裂隙形成散溜儿 2，将泥套面冲刷坏，使泥套不完整。如果此时未及时发现并积极采取补救措施，导致堵口时铁口泥套和炮头面接触
10、不实并留下缝隙，使炮泥从缝隙中冒出，堵口就会泄压，使炮泥在孔道内不能压实或出现缝隙，最终造成铁口难开或出现漏炉门，加大工人工作量和生产成本。如果连续出现跑泥现象，则会造成跑“大流儿”或者铁口堵不上等重大事故。渣铁的物理冲刷和化学侵蚀已对铁口造成重大破坏，而出铁末期从铁口喷出的高温煤气和焦炭颗粒对泥包和孔道的破坏力更大。相较而言，泥套的受损程度则没有这么严重，也因此成为相对次要的原因。但是要知道，渣铁的物理冲刷和化学侵蚀属于客观存在，基本上不可能避免，只有从技术手段和设备应用环节加以弥补，才能切实解决生产中的诸多问题。简言之，堵口和铁口之间就是一个修复和被修复的关系。由此可以看出堵口对铁口维护具
11、有重要意义，尤其像首钢京唐 1号高炉这样的超大型高炉对操作技术水平提出了更高要求。笔者认为，提高正确操作堵口的意识并注重生产的每一个环节，可以有效减少辅材损耗、降低生产成本，图三体现了日常生产中出现的八大问题与铁口之间的关系：2 “散溜儿”是日常工作的常用语，是指铁水不按正常路线流出的分支，形容的是铁水的一种状态。在日常生产中， “散溜儿”容易对泥套造成破坏。5铁口深浅不一铁口难开漏点过长泥包断裂铁口喷溅被迫堵口打不进泥连续跑泥泥包、孔道、泥套1、孔道和泥包连接处出现漏点2、孔道内渗入渣铁3、孔道内没有压实1、泥包新旧泥出现缝隙2、泥包出现缝隙使煤气喷出3、泥包形成不好，泥漂走1、泥套部位的孔
12、道太小，造成压力高打不进泥2、泥套出现破损未能及时修补图 三 八 大 问 题 与 铁 口 的 关 系3.具体改进措施通过多年的工作实践，我们发现，不论是泥套、铁口孔道和泥包哪一部分出现了问题，归根结底还要集中到设备应用和技术操作这两个核心内容上，也就是说，工人是否检查到位，是否能够有效6运用现有设备，是否能够及时发现问题并积极采取措施等都起到了至关重要的作用。比如泥套，我们不仅要注意泥套的制作，还要随时检查并保持完整；不能将铁口孔道和泥包完全区分开，很多问题要合并解决；等等。将具体改进措施概述如下：3.1 堵口前的准备3.1.1 开铁口前出铁前，泥炮岗位工人一般在堵口 20分钟后开始拔炮，在拔
13、炮后要注意检查泥套是否完好，如发现破损或涨出过多等异常现象，泥炮岗位工人要及时进行修补。除此以外，还要检查炮头内的干泥是否掏净。如遇到需要换泥的情形 3，要注意观察泥的软硬度和强度：一般软硬度通过目测即可，泥的强度测量要通过辅助手段进行，即将泥捻成长度大约 2030 公分、直径大约 23 公分的长条，用双手重复进行抻拉动作，直至长条拉断为止。如果相较于上一批泥而言，新泥更容易拉断，则说明新泥的强度低、泥包容易产生裂缝、炮泥抗冲刷性能差，那么在堵口过程中，就要相应提高打泥的压力并控制好打泥速度。在检查泥套面是否完好的同时，还要检查钻杆是否对准铁口中心线，泥芯是否相对规则。正常情况下，泥套部位的铁
14、口比较圆滑，但由于多次堵口后泥套面所粘渣铁不断加厚，在凿岩机的破坏下变得不圆滑。当发现这种情况时，泥炮岗位工要采取相应措施，用钢钎将铁口戳得相对圆滑后再将铁口打开。泥炮岗位或者炉门岗位工人要注意观察铁口部位冒出的煤气颜色和火焰长度，因为火焰的这两个细节可以体现铁口的透气性和炮泥的烧结效果。一般情况下，煤气颜色越红、火焰长度越长，就越说明铁口容易打开；如果火焰较短、而且煤气颜色是蓝色的话，则说明铁口难开。此时，应进行提前出铁，防止延误出铁时间进而影响生产。3.1.2 开铁口（1）根据铁口缺陷分析铁口强度。在开铁口时，如出现漏炉门或者铁口难开以及钻杆粘住不能退回等情形，需要用氧气将铁口化开，但这对
15、孔道造成了极大破坏，3 不同生产日期、不同生产厂家的泥均存在不同，通常情况下，凡是遇到换泥的情形，都要进行相应检查和试验。7使铁口强度大大降低。因此，在堵口时，应通过适当增加泥量进行修补。（2）开铁口时，泥炮岗位工人要注意观察漏点的深度和长度。如漏点出现过早或者漏点过长，则说明该部位比较薄弱，也最容易钻漏。这种情况，泥炮岗位工应注意打泥速度和打泥量，并根据具体情况作出调整。如果开铁口时见到未烧结的潮泥，那么这个位置的泥包则易出现裂痕或者漏点，堵口时就要控制好打泥速度和压力，将此处修复和压实。（3）根据红点分析铁口缺陷。理论上来说，在炉门深度合理的情况下，红点的起点出现的越短越好，红点的位置即是
16、铁口的最深处，这说明是维护得好的铁口。但实际生产中很难达到这种理想状态，红点位置与炉墙厚度具有一定联系，以首钢京唐 1号高炉为例，其炉墙厚度为 2.8米 4，炉门外浇筑的泥套厚度是 0.1米,炉墙内浇筑的泥包部分是 0.49米。不算泥包部分，从炉皮到炉内的长度应是 2.9米，因此红点出现的起点不能低于 2.9米，如果出现这种情况，则说明泥包已经不完整，并且炉墙受到了一定程度的破坏。根据经验，铁口钻进 3.4米左右时出现漏点是最为常见现象，3.4 米这个部位是薄弱环节，容易出现漏点或泥包断裂，在堵口时应注意特别修复。 3.1.3 出铁中在出铁过程中，同样要注意检查泥套，但与出铁前检查的侧重点不同
17、。（1）铁口打开后的检查在出铁过程中，泥炮岗位工人一般要每隔 1020 分钟检查一次泥套是否出现“毛碴儿”现象 5，如果出现了“毛碴儿”就要及时处理，防止“散溜儿”扩大并进而冲刷泥套面，情形严重时，会造成堵口冒泥或者铁口堵不上，对生产造成破坏。（2）堵口前的检查堵口之前要检查炮膛内炮泥是否顶实，炮嘴内是否还有干泥。此外，堵口前还要注意观察泥套面，确保堵口时泥套面干净、整洁。4 按开口机的倾斜角度为 10 度来计算的话，炉墙厚度为 2.8 米，2.4 米属于直线厚度。日常生产中，一般以 2.8 米来表示炉墙厚度。5 “毛碴儿”在日常生产中比较常见，与正文中提到的“不圆滑”同义，均是指铁口的一种非
18、正常状态。8如果铁口有见花现象，如果喷得比较长且是“线花” 6，并有大量煤气喷出，同时伴有“嘭嘭”声，则说明渣铁出净，此时适宜堵口，且堵口时能够较好形成泥包；如果铁花喷得较散且喷得比较近时，则说明渣铁还未完全出净或者铁口卡焦炭 7，如有卡焦碳现象必须及时捅开再堵口。此时将炮泥打入铁口孔道进入炉缸后，受炉缸内不规则运动的渣铁影响，炮泥不易形成泥包。泥炮岗位工人要根据实际情况分析和判断，以免在渣铁未出净时堵口，使泥包不能很好形成，对铁口维护和生产产生不良影响。3.2 堵口操作堵口时，泥炮岗位工人要注意观察打泥压力和泥量仪表的变化。压力低时，打泥速度相对较快，反之则慢。泥炮岗位工人要根据实际出铁情况
19、，把打泥压力和泥量控制在相对稳定的状态，一般情况下，压力在 200Mpa上下、泥量在 150L左右为宜。根据红点和铁口破坏程度分析打泥量和打泥压力。在此，笔者通过公式来分析打泥量：按每次出铁 900t、每吨铁中炮泥消耗量为0.5kg计算，那么每次出铁消耗的泥量是 450Kg。一般情况下，泥的密度（也就是通常我们所说的“比重”）是 3000kg/m3（3g/cm 3），据此计算，每次需要消耗泥量的体积是0.15m3（450kg/3000kg/m 3），即 150L。150L 是最大的泥量，也是日常生产中经常打入的泥量，这些泥量包含了填入孔道中的泥量，但是绝大部分泥都要形成泥包保护炉墙。通常，出铁
20、末期的孔道直径是 0.08m（80mm）左右，炉门深度按 3.4米计算，那么孔道容积是17L（=3.140.04m0.04m3.4m），也就是说，当漏点出现在3.4m这个深度的时候，必须至少打入 17L的泥量才能足以弥补漏点，此时打泥速度就要放缓，使打泥压力不得低于 200Mpa，最好在250Mpa左右；根据首钢经验，正常铁口深度应比炉墙厚度多出1/41/3，如果最低限度 1/4计算的话，那么炉门深度就是 4.25米（3.4m+3.4m1/4），此时孔道容积为21L(=3.140.04m0.04m4.25m)。具体如图四所示：6 “线花”是铁口出净渣铁的一种现象，如果喷出来后呈线状，且喷得又长
21、又远，则是铁水出净的最佳表象。7 卡焦炭会造成假喷现象，这和渣铁出净后的喷花现象十分相近，要注意仔细甄别。9图 四 铁 口 泥 量 打 入 模 拟 图基于上述计算，可以总结为：3.4 米是一个很关键的节点，一般需要在这个位置对泥包进行修补。在修补过程应注意压力和泥量的稳定，在能打进泥的情况下，压力越高越好，因为压力升高，打泥速度就会放缓，此时在打泥压力、炉内压力以及炮泥的膨胀性的作用下，炮泥取代了因孔道出现裂缝所渗入的渣铁，孔道的不规则处能得到密实填充，使铁口孔道得以充分修复和完善。日常生产中打入的最大泥量是 150L 左右，而理论上来讲，孔道所需泥量为21L，那么剩余的 129L 则用来修复
22、和形成泥包。同上文所述一样，打到 21L 时要注意提高打泥压力以及放缓打泥速度，使泥包易于形成，使炉墙和铁口得到有效保护。 综上，八大问题的出现具有一定的偶然性与必然性，产生问题的原因也相对复杂，但是只要能够在实际中适时调整方法，做好堵口前的检查并正确操作堵口，这些问题都可以得到有效解决。即：第一，在堵口前检查泡泥的可塑性和泥套的完整度；第二，注意观察火焰和开铁口时的各种现象，以此作为判断铁口工作状态的重要依据；第三，综合判断铁口的不足和缺陷，通过控制打泥压力、速度和泥量以有效弥补铁口不足。以上三点扼要地总结了堵口操作的基本技巧，这些方法在实践中取得了明显成效。自 2009年京唐 1号高炉投入生产以来，我们对完善优化炉前生产操作方法进行了深入思考。在总结以往经验教训的基础上，笔者认为上文提到的改进措施在具有一定的借鉴意义，相关数据显示，2013年上半年铁口合格率由开炉初期的不足 85%提高至 96%以上，漏点位置（3.4m）需打入泥 17L需打入泥 21L理论上炉门深度（4.2m）
