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個出鐵口(東、西):28個風(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,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(順時針)約1.5m,向左逆時針,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)計壽命15年,實際使用6年5個月。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,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,一個班壞風(fēng)口14個;08年因焦炭質(zhì)量下降,3座高爐共壞風(fēng)口400多個。大量水流入爐缸,對炭磚的破壞作用嚴(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等級高爐只有2個鐵口。每個鐵口流鐵量較3個鐵口增加50%(生產(chǎn)期間共出鐵26404次,每個鐵口13202次),增加了鐵口周圍爐襯的侵蝕速度;
(5)較多時間焦炭質(zhì)量不佳,爐缸中心焦柱透液性低,加劇鐵水環(huán)流對爐襯炭磚的侵蝕;
(6)鐵口長期深度不足,據(jù)研究,對鐵口兩旁30~60?內(nèi)的炭磚十分不利;
(7)水量不足,設(shè)計水量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)灌漿孔壓漿時放炮,沖開20個堵泥風(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)域為石墨磚。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15個、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號風(fēng)口下方,距離1號鐵口左側(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算。
4、爐皮灌漿,采用小于400℃不固化的炭質(zhì)灌漿料,實現(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)生危險的風(fēng)險。
來源:冶金之家