3 沙鋼1#2500m3高爐爐缸
3.1 基本情況
1.Vu=2500m3;購自德國蒂森克虜伯的二手設(shè)備，2004年3月16日投產(chǎn)。
2.爐缸直徑10.9m;爐喉直徑8.3m;爐缸高度4.42m;死鐵層高度2.203m;爐缸容積412.4m3。
2個(gè)出鐵口(東、西):28個(gè)風(fēng)口。
4.全爐13層冷卻壁。1層(40)和2、3層(38)低鉻鑄鐵、光面;風(fēng)口帶球墨鑄鐵、光面;5~8層銅壁;9~12層球墨鑲磚;13層球墨倒扣、光面。爐底水冷。
5.爐襯。
(1)爐底立砌2層國產(chǎn)炭磚，每層600mm;下層半石墨，上層石墨;第三層平砌一層日本產(chǎn)微孔炭磚，400mm;再上為法國陶瓷墊，兩層各400mm;
(2)爐缸環(huán)砌11層炭磚。1~4層超微孔炭磚(日本);5~9為日本產(chǎn)微孔炭磚;11~12層為國產(chǎn)炭磚;
(3)鐵口區(qū)為日本超微孔組合炭磚;
(4)炭磚與冷卻壁間為碳素?fù)v料，60mm;
(5)風(fēng)口區(qū)采用剛玉莫來石大塊組合磚;
(6)爐缸內(nèi)襯陶瓷杯。
6.冷卻系統(tǒng)采用軟水密閉循環(huán)。
7.燒穿處炭磚原厚度為1104mm，搗料厚度60mm。
8.爐缸熱電偶大部分已損壞。
3.2 事故說明
2010年8月20日晚20：08，沙鋼1#2500m3高爐爐缸燒穿。燒穿位置在19#風(fēng)口正下方(西鐵口正上方是15#風(fēng)口)，與西鐵口夾角51.43?;水平位置距鐵口中心線1.6m;1和2層冷卻壁之間。最終燒壞的冷卻壁有1層25#、26#，2層23#、24#、25#。破損孔洞呈橢圓形，橫向約700mm，縱向約500mm。燒穿后當(dāng)即休風(fēng)。從爐內(nèi)流出渣鐵約350t，并噴出焦炭。噴出物在爐臺(tái)引起大火，燒壞電纜等設(shè)備，幸無人員受傷。燒穿前，東鐵口于20：06打開，流鐵約100t。燒穿時(shí)，正常料線，休風(fēng)后料線約8m，向燒穿方向傾斜。
3.3 爐缸解剖情況
休風(fēng)后拆下一段25#、26#，二段23#、24#、25#、26#，6塊冷卻壁及相應(yīng)的爐殼。扒出燒穿口內(nèi)側(cè)爐料，以求清出殘存炭磚平面，便于砌筑新磚。清理發(fā)現(xiàn)殘破口內(nèi)存在多量未熔化、但已熔結(jié)在一起的燒結(jié)礦和球團(tuán)礦，說明有軟熔帶以上的爐料下落到死鐵層。殘鐵口向右(順時(shí)針)約1.5m，向左逆時(shí)針，即向西鐵口方向約3米;向上下各300mm的大面積內(nèi)已完全或基本沒有炭磚。最后向下拆到環(huán)砌炭磚第三層上平面和六層炭磚下平面，上下各有400~560mm炭磚。第四和五層向右拆到二段第26#冷卻壁內(nèi)面約0.5m處，發(fā)現(xiàn)炭磚約300mm，向左側(cè)直到二段22#冷卻壁內(nèi)面800mm處才發(fā)現(xiàn)有炭磚，而且厚度只有50~100mm，連同60mm厚的炭素?fù)v料，最薄處只有150mm。而且向高爐半徑方向存在高鈦物質(zhì)，繼續(xù)清理十分困難。
縱剖示意圖
鐵口位置示意圖
3.4 燒穿原因
遠(yuǎn)因分析
1#高爐設(shè)計(jì)壽命15年，實(shí)際使用6年5個(gè)月。壽命較短的原因：
(1)1#高爐是沙鋼第1座大型高爐，投產(chǎn)初期缺乏經(jīng)驗(yàn)，爐況不順，事故頻繁，經(jīng)常用錳礦洗爐。加上煉鋼事故多發(fā)，高爐頻繁休風(fēng)，04、05年休風(fēng)率高達(dá)5~9%;
(2)04、05、08年由于操作制度不佳，焦炭質(zhì)量低下等原因，風(fēng)口大量破損。05年3月最嚴(yán)重時(shí)，一個(gè)班壞風(fēng)口14個(gè);08年因焦炭質(zhì)量下降，3座高爐共壞風(fēng)口400多個(gè)。大量水流入爐缸，對(duì)炭磚的破壞作用嚴(yán)重;
(3)長期Zn負(fù)荷高。08年前(含08年)，片面理解循環(huán)經(jīng)濟(jì)， Zn負(fù)荷2~2.5kg/t，改善后仍達(dá)到1.3kg/t左右，爐襯上漲，中缸嚴(yán)重上翹，對(duì)炭磚壽命極不利;堿負(fù)荷偏高;
(4)鐵口少。國內(nèi)外很少2500m3等級(jí)高爐只有2個(gè)鐵口。每個(gè)鐵口流鐵量較3個(gè)鐵口增加50%(生產(chǎn)期間共出鐵26404次，每個(gè)鐵口13202次)，增加了鐵口周圍爐襯的侵蝕速度;
(5)較多時(shí)間焦炭質(zhì)量不佳，爐缸中心焦柱透液性低，加劇鐵水環(huán)流對(duì)爐襯炭磚的侵蝕;
(6)鐵口長期深度不足，據(jù)研究，對(duì)鐵口兩旁30~60?內(nèi)的炭磚十分不利;
(7)水量不足，設(shè)計(jì)水量3200t/。扣除爐底冷卻后，爐體冷卻用水量只有2800t左右。較國內(nèi)同類高爐低;
(8)設(shè)計(jì)產(chǎn)量630萬t/年，09年產(chǎn)680萬t，特別是2010年在護(hù)爐情況下，強(qiáng)度未減。
近因分析
(1)09年10月HATCH公司無損檢測結(jié)論，爐缸最薄處炭磚厚 度仍>600mm，有一定誤導(dǎo)作用，對(duì)護(hù)爐力度、壓漿決策起負(fù)面影響;
(2)在炭磚過薄的情況下，熱面壓漿壓力過高，疑將殘磚推向爐內(nèi)。這從壓漿后7#風(fēng)口全黑(估計(jì)所壓漿料沿殘磚內(nèi)側(cè)上到風(fēng)口)，在風(fēng)口發(fā)黑后9小時(shí)燒穿以及燒穿口內(nèi)大面積已無殘存炭磚可以證明(如為熔損，破損口應(yīng)呈喇叭形，不應(yīng)大面積無磚)。
4 陽春1250m3高爐滲鐵事故
4.1 基本情況
爐容1250m3，爐缸為碳磚+陶瓷杯砌體，聯(lián)合軟水閉環(huán)冷卻。2009年12月25日點(diǎn)火開爐，最大利用系數(shù)2.43t/m3*d，2010年1月11日爐缸環(huán)碳溫度升高迅速，5月11日開始灌漿，溫度稍微有下降，6月7日，溫度持續(xù)升高。
4.2 事故經(jīng)過
8月4日計(jì)劃休風(fēng)壓漿，壓漿量2.5t。
8月4日20：05，1#鐵口左下側(cè)5#冷卻壁右側(cè)灌漿孔壓漿時(shí)放炮，沖開20個(gè)堵泥風(fēng)口，噴出紅焦，火苗持續(xù)10s左右。
8月5日3：18復(fù)風(fēng)，未灌漿孔關(guān)閉閥門。
8月7日7：40，5#冷卻壁28#水管水溫差突升到2.5℃，爐皮發(fā)紅，溫度達(dá)到500℃，9：58出完鐵休風(fēng)、涼爐。
5#冷卻壁關(guān)閉壓漿孔被鐵凝死，割下發(fā)紅爐皮，開孔冷卻壁流鐵70t，1#鐵口左側(cè)9-57#、9-58#碳磚縫隙達(dá)到70 mm，9層55#、56#、57#及58#四塊碳磚后900mm碳磚碎裂，9-55#磚后部向左側(cè)移動(dòng)了100mm。
8月16日1：01復(fù)風(fēng)生產(chǎn)。
4.3 原因分析
1.碳磚縫隙達(dá)70mm，環(huán)碳90mm環(huán)裂，后部900mm碎裂，碳磚在施工過程堆在火車站就嚴(yán)重變形，鉆鐵都說明碳磚質(zhì)量過低(收縮與未焙燒)。
2.開爐半月碳磚冷面600mm溫度過高，說明有熱阻層過大，碳末搗料質(zhì)量與施工質(zhì)量未過關(guān)。
3.灌漿方法、材質(zhì)不當(dāng)，造成放炮，對(duì)滲鐵與燒穿起到推波助瀾作用。
5 美鋼聯(lián)GARY煉鐵廠14#高爐爐缸燒出
5.1 基本情況
美鋼聯(lián)是綜合性的鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)，職工4.9萬人，生產(chǎn)經(jīng)營主要在美國，加拿大和中歐，年生產(chǎn)鋼3170萬噸，總部設(shè)在匹茲堡。公司主要生產(chǎn)高附加值鋼板和鋼管制品，用于汽車，家電，集裝箱，工業(yè)機(jī)械，建筑，石油和天然氣工業(yè)。受金融危機(jī)影響現(xiàn)生產(chǎn)能力只開動(dòng)38%，并且大幅裁員。
GARY煉鐵廠有三座3000--4000立高爐，燒穿的為14#高爐，有效容積3668m3，06年一月投產(chǎn)，09年4月19日燒穿。淌渣鐵0.8T，無人員傷害。
高爐設(shè)計(jì)參數(shù)
原料條件
燃料情況
高爐結(jié)構(gòu)
爐底碳磚第1-2層滿鋪石墨碳磚，厚度152㎜;第3-4層普通碳磚,厚度500㎜;第5層微孔碳磚,厚度500㎜，第5層上面砌筑1層457㎜高鋁質(zhì)陶瓷墊。爐缸環(huán)形碳磚30層小塊碳磚，外側(cè)為石墨碳磚，內(nèi)側(cè)為超微孔碳磚;之上為8層大塊碳磚，外側(cè)為石墨碳磚，內(nèi)側(cè)為微孔碳磚，側(cè)壁厚度1414㎜，碳磚技術(shù)指標(biāo)都非常好，爐缸最內(nèi)側(cè)為陶瓷杯，厚度400㎜;鐵口和風(fēng)口區(qū)域?yàn)槭u。爐缸檢測電偶8層，同一檢測位置有3支電偶，插入深度分別為102、305(406)、508(584)，每層圓周方向檢測點(diǎn)15個(gè)、45支電偶，并在鐵口區(qū)域進(jìn)行密集分布。
5.2 燒穿情況
燒穿位置在3-4段冷卻壁之間，32-33號(hào)風(fēng)口下方，距離1號(hào)鐵口左側(cè)1800㎜左右。偏下方800 ㎜。爐缸無冷卻壁，冷卻方式為爐皮外加冷卻水套，總水量450立。
燒出位置
燒出位置及冷卻壁
5.3 燒出原因
1、爐缸設(shè)計(jì)水量小，冷卻能力不足，是燒穿的主要原因。14#高爐爐缸冷卻形式，沒有冷卻壁而是在爐皮外安裝冷卻水套，冷卻水量450M3，實(shí)際熱流強(qiáng)度達(dá)14Kw，遠(yuǎn)高于我們小于10Kw的標(biāo)準(zhǔn)，并且冷卻水套的換熱面積小于冷卻壁換熱面積20%。這樣導(dǎo)致鐵水1150℃的凝固線一直在炭磚中，使炭磚受到侵蝕。并且沒有局部的水溫差監(jiān)測。
2、在施工過程中爐缸炭磚砌筑不合理。
爐缸炭磚上、下層砌筑和門磚在圓周同一方向，導(dǎo)致上下層磚縫聯(lián)通，形成貫穿縫，很容易鐵水侵入。
重新砌筑
3、陶瓷杯與炭磚之間的膨脹縫28mm，用剛玉澆筑料，鞍鋼高爐陶瓷杯與炭磚之間的膨脹縫80mm，用碳素?fù)v打料，由于膨脹縫太小陶瓷杯膨脹損壞炭磚。
4、檢測電偶少，離燒穿部位最近的電偶距離3.2M。
5、三個(gè)鐵口布置在146度夾角內(nèi)，鐵口深度 2.4M，長期淺鐵口操作，導(dǎo)致鐵口區(qū)域環(huán)流侵蝕嚴(yán)重。
6、發(fā)現(xiàn)爐缸溫度升高后，釩鈦礦使用量小，鐵水含鈦0.063%，我們控制的最小量是0.080%，上限是0.200%，沒有起到護(hù)爐的效果。
5.4 整改措施
1、提高冷卻水量至1250 m3/min，控制熱流強(qiáng)度小于6000w/㎡。
2、提高釩鈦礦使用量使鐵水含鈦0.080%以上，并根據(jù)爐缸溫度變化進(jìn)行調(diào)整
3、在爐皮上增加電偶監(jiān)測和單段水溫差檢測。并建議聘請(qǐng)加拿大HATCH公司或國內(nèi)相關(guān)專業(yè)公司進(jìn)行在線爐缸測厚和計(jì)算。
4、爐皮灌漿，采用小于400℃不固化的炭質(zhì)灌漿料，實(shí)現(xiàn)同孔多次使用。事故前的灌漿料在200℃便固化，不能同孔多次使用，很難找灌漿的位置。
5、通過提高炮泥質(zhì)量，增加風(fēng)口長度，來增加鐵口深度至3.0M左右。由于其液壓炮泥缸容積只有190升，我們的泥缸容積210升，必須通過改善炮泥質(zhì)量和調(diào)節(jié)送風(fēng)制度來禰補(bǔ)。
6 總結(jié)
高爐爐缸安全按照目前的情況發(fā)展下去有集中爆發(fā)的危機(jī)，因此，從操作層面和監(jiān)測層面，廣大煉鐵同行應(yīng)引起重視。建議在入爐堿金屬控制、爐缸熱流強(qiáng)度監(jiān)控、出鐵操作等方面進(jìn)行強(qiáng)化，以降低爐缸發(fā)生危險(xiǎn)的風(fēng)險(xiǎn)。
來源：冶金之家
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