资源简介

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项目二 维护高炉操作内型
一、教学目标
1.了解高炉本体结构的组成与作用。
2.了解高炉冷却的结构形式、作用,会选择合适的冷却设备等。
3.弄清高炉各部位炉衬的破损机理。
4.会根据炉体监控参数判断炉衬的工作状态。
5.能够提出高炉炉体的维护措施,提高高炉寿命。
6.了解炉墙结厚、炉墙结瘤的原因。
7.熟悉炉墙结厚、炉墙结瘤的征兆。
8.掌握炉墙结厚、炉墙结瘤的预防措施。
9.掌握炉墙结厚、炉墙结瘤的处理方法。
二、课时分配
本项目共2个任务，安排5课时。
三、教学重点
本项目通过对高炉内型维护操作的了解，基本掌握高炉本体结构，高炉钢结构，高炉冷却设备的结构及作用；弄清高炉各部位炉衬的破损机理；会根据炉体监控参数判断炉衬的工作状态；了解炉墙结厚、炉墙结瘤的原因征兆及解决办法。
四、教学难点
弄清高炉各部位炉衬的破损机理。
五、教学内容
任务一
知识储备
高炉本体
炉型
高炉本体是冶炼生铁的主要设备,它是一个竖式圆筒形冶炼炉,由炉基、炉壳、炉衬、冷却设备和支柱或框架等部分组成。内衬用耐火材料砌筑,砌筑后的高炉内部形成的工作空间形状称为高炉炉型或高炉内型。
高炉炉壳、炉衬及冷却设备
现代高炉炉型由炉缸、炉腹、炉腰、炉身和炉喉等组成,在炉缸部位设有风口、铁口、渣口等设备。高炉大小用“有效容积”表示。
二、高炉钢结构
高炉钢结构包括炉壳、炉体框架、炉顶框架、平台和梯子等。高炉钢结构是保证高炉正常生产的重要设施。
三、高炉冷却设备
1. 冷却设备的作用
2. 冷却介质
3. 高炉冷却设备结构
任务实施
高炉炉衬破损机理
按照设计炉型用耐火材料砌筑的实体称为高炉炉衬。耐火材料直接承受高温作用、化学侵蚀、炉料和煤气运动的磨损等多种因素的破坏。因此,高炉炉衬的作用在于构成高炉的工作空间,减少热损失,并保护炉壳和其他金属结构免受热应力和化学侵蚀的作用。炉缸炉底部位炉衬和其他部位冷却器破损到一定程度就需要中修或大修,停炉大修便是高炉一代寿命的终止。
1. 炉底和炉缸
(1)炉底部位内衬破损的主要原因
(2)炉缸部位内衬破损的主要原因
2. 炉腹
炉腹部位内衬破损的主要原因有以下几点:
(1)炉腹距风口最近,故此部位受着强烈的热力作用,不仅炉衬内表面温度高,而且由温度波动引起的热冲击或称热震破坏力很大。
(2)炉腹受着料柱压力和崩料、坐料时冲击力的影响。
(3)承受由上部落入炉缸的渣铁水和高速向上运动的高温煤气流的冲刷、化学侵蚀和氧化作用。产生低熔点化合物,使砖衬表面软熔,在液态渣铁和煤气流的冲刷而脱落。
3.炉腰、炉身中下部
炉腰、炉身中下部内衬破损的主要原因有:
(1)高温煤气流冲刷和热冲击。
(2)碱金属、锌蒸气和沉积炭的侵蚀。
(3)初渣 FeO 、 MnO 侵蚀,炉腰部位比炉腹初渣中 FeO 、 MnO 更高。
4. 炉身上部
炉身上部部位内衬破损的主要原因有:
(1)炉料在下降过程中对内衬的冲击和磨损。
(2)带有大量粉尘高速煤气流在上升过程中的冲刷。
(3)碱金属、锌蒸气和沉积碳的侵蚀等。
5. 炉喉
炉喉受到炉料落下时的撞击作用,故用金属保护板加以保护,又称炉喉钢砖,一般以铸铁、铸钢件制成.
二、高炉炉体的监控
1. 高炉冷却水温差的监控
冷却水温差直接反映了该冷却设备承受的热负荷状况。因此应加强各段冷却壁水温差
的检查,每班至少检查一次,若超过允许范围应及时采取措施。
(1)炉缸水温差不得大于 2~3℃ ,升高时必须立即减风、清洗冷却壁、提高水压力、增加冷却水量、减少冷却壁串联块数等措施。
(2)其他部位冷却壁的水温差超过规定值时,应堵塞水温差高的冷却壁上的风口,适当加重边缘,对水温差超标的冷却壁改用新水强制冷却,以保证冷却水温差控制在允许范围内。
2. 高炉各部位温度的监控
3. 高炉各部位热流强度的监控
4. 冷却壁的破损监控
国内冷却壁监测方法普遍采用水温差和水流量来测定.
三、高炉操作内型维护
1. 高炉炉体的维护
长期的高炉生产实践表明,实现高炉长寿不仅要靠合理的设计和良好的施工质量,还要进行有效的操作及维护。
(1)实施精料技术 原燃料条件好容易使边缘气流及炉壁的热负荷得到有效的抑制,高炉更容易实现稳定顺行和长寿。改善原燃料条件的主要内容是提高矿石品位、减少入炉粉末、稳定原燃料成分、提高焦炭强度及严格控制有害元素入炉等。
(2 )制定与实施合理的操作制度
(3)高炉的功能性检修
2. 高炉炉底的维护
(1)高炉操作人员必须经常注意炉基外部情况,炉底是否清洁,炉基是否冒火,基础有无裂缝,炉底炉壳温度等,每班配管工必须检查一次,并作好记录。炉役后期和特殊情况增加检查次数。
(2)高炉炉基温度规定不大于 150℃ ,炉底温度不大于 400℃ ,超出规定时,应加强检查,并根据情况采取措施。
(3)炉底冷却壁的水温差不大于 2℃ 。
(4)在正常情况下,通水冷却的炉底,炉底温度应低于 400℃ ,每 8 小时在高炉班报上记录一次。应经常检查水冷炉底出水温度及水量。
(5)当炉底温度或水温差超过时,应改通高压水,增加测水温次数,作好记录。如仍降不到规定值以下,改单联。继续升高时,改常压操作,休风堵水温差高区域的风口。
(6)当炉底温度或冷却壁水温差超过规定时,也可采取降低冶炼强度和冶炼高标号铸造铁的措施。
(7)当炉底温度和水温差有上升趋势时,可加适量的钒钛炉料护炉。
3. 炉缸的维护
(1)炉缸冷却壁水温差每班测量一次,炉体、炉皮情况每班检查一次,特殊情况应增加次数,并作好记录。
(2)炉缸水温差小于 3℃ 。超过 3℃ 时应报告厂领导,配管应采取措施,如清洗冷却壁或增加水压、水量,以降低水温差。
(3)当水温差经常大于 3℃ 时,应认为危险,可考虑采取以下措施。
(4)为保护炉缸、铁口、渣口的安全,应规定炉缸的最大容铁量。
4. 炉体上部的维护(炉腹、炉腰、炉身、炉喉)
(1)为延长炉体上部寿命,应选择适当的装料制度,在日常操作中应做到稳定顺行,并做到以下几点:
① 禁止长期采用发展边缘的操作制度。
② 减少非计划的长期休风。
③ 禁止长期低料线作业。
④ 禁止长期烧炉作业。
⑤ 炉役中后期洗炉时不得采取过激措施。
(2)炉役后期冷却设备大量破损,炉皮开裂,应加强检查和修补,加强打水冷却,并适当降低冷却强度和炉顶压力,有损坏的冷却板要利用休风机会更换。
5. 炉顶设备维护
(1)炉顶温度不得超过 350℃ 。因设备原因不能上料,超过规定范围时,立即减风或打水,制止炉顶温度上升,必要时休风处理。
(2)料线不到位时,禁止强开下密下节上料。
(3)严禁在没有查明原因,无把握情况下进行强制操作。
(4)控制好高炉下罐装入料量。
(5)定期检查上下密封阀是否漏气,在炉顶设备漏气严重时,经主管厂长批准休风处理。
(6)定期检查探尺工作的准确性。
(7)定期清扫均压管道。
(8)除尘器积灰必须每日清理,蒸汽必须畅通,保持正压 80KPa~100KPa ,定期检查除尘器煤气切断阀传动部分是否灵敏可靠。
6. 炉体、炉底冷却系统的岗位维护
(1)高炉岗位每班对软水系统检查三次,发现外漏要及时处理。
(2)高炉岗位在检查时,要用手触摸检查系列支管,发现过凉、过热要勤放汽,使其能够正常循环冷却,防止汽塞与滞流。如果温度过热,要测量支管温差,当温差 ≥10℃ 时,应倒通高压工业水降温二个班次后,恢复软水,并注意观察。
(3)每班对炉体、炉底系统各环管的排汽阀放汽一次。要注意脱气罐自动排汽阀的工
作情况,如不能自动排汽则应手动打开排汽阀进行人工排气。
(4)软水泵站每班要对系统排放汽一次。
(5)当高炉长时间( >4 小时)休风时,减水及处理软水系统设备故障和系列支管故障及
软水温度高时,高炉岗位与软水泵站都要加强软水系统各部位的排汽工作。
(6)软水泵站要严格按规定加药,稳定软水水质。
(7)软水系统监测仪表如有失常等问题,要及时修理不得拖延。
(8)炉体炉壳喷水系统在炉役末期根据炉壳钢板过热情况开启。
(9)炉缸炉壳喷水系统,在炉役末期根据炉缸侵蚀状况和热度开启并控制喷水流量。
(10)炉壳喷水冷却时,要定期对喷水管嘴进行清理,防止堵塞影响喷水冷却效果。
7. 软水系统冷却壁漏水的检查判断与处理
(1)冷却壁漏水的征兆与检查
(2 )判断漏水的方法 常用的有瞬时压力检查法:关闭进、出水阀门后。
(3 )冷却壁漏水的处理
(4)风口各套软水系统的漏水判断及处理
知识拓展
高炉当班的生产组织
1. 接班前了解情况
2. 对上班操作进行分析
3. 制定本班的操作方针
4. 照顾好下班
任务二
知识储备
一、炉墙结厚
炉墙结厚分为上部结厚和下部结厚。炉墙结厚的原因有外因和内因两个方面。
1. 内因
(1)经常低料线操作,炉内软熔带位置频繁波动等,造成炉身下部结厚。
(2)冷却设备漏水处理不及时,漏水后使熔融的初渣冷凝后黏结炉墙上,造成炉墙结厚。
(3)高炉操作制度不合理,如冶炼强度与炉料透气性不适应,造成崩料、悬料或“管道”行程;造渣制度不合理;冷却强度与冶炼强度不匹配以及其他操作失误等。
2. 外因
(1)原料粉末多,长期边缘过重后在操作制度上没有及时调整,易造成炉身下部结厚。
(2)原燃料含钾、钠高或粉末多,或者使用生石灰做熔剂,在炉温、渣碱度频繁波动后软熔带也频繁波动。
(3)烧结质量差,碱度波动频繁,导致成渣带也频繁波动而发生黏结。
(4)设备故障多,休风率高,经常低压或堵风口,堵风口时局部边缘气流不足。
3. 炉墙结厚的征兆
(1)炉况难行,经常在结厚部位出现偏尺、“管道”并易发生悬料。
(2)改变装料制度时不能达到预期的效果,上部结厚经常出现边缘自动加重。上部结厚时炉喉红外成像边缘(外环)温度明显低于里环温度。十字测温在结厚方向的第一点低于第二点,严重时低于第三点。
(3)风压和风量不对称,不接受风量,炉况应变能力很差。
(4)结厚部位炉墙温度、炉皮表面温度和冷却水温差均明显下降。
二、炉墙结瘤
1. 炉墙结瘤的含义
炉墙结瘤是指炉料粘附在高炉内衬上生成瘤状物。炉墙结瘤的根本原因是炉内呈熔融状态的炉料重新凝结在炉墙上并与炉墙耐火材料牢固地结合在一起,使炉墙形成局部或环形结厚现象,炉瘤按其产生的部位可分为上部瘤和下部瘤。按其化学成分可分为炭质瘤、灰质瘤、碱金属瘤和铁质瘤。
2. 造成结瘤的主要原因
3. 炉墙结瘤的征兆
三、上部炉衬脱落
1. 上部炉衬脱落的原因
(1)装料制度不适应炉衬状况,边缘气流发展,加剧了冷却设备大量损坏,炉衬的砌砖失去支撑作用。
(2)炉况顺行差,时常发生崩、悬料,在崩料或坐料时因振动而发生炉衬脱落。
(3)设计结构不合理或施工质量差。
2. 上部炉衬脱落的征兆
(1)砖衬大量脱落后炉料的透气性突然降低,风压突然升高、风量下降。
(2)炉身温度升高,砖衬脱落部位炉壳发红或烧坏后漏煤气。
(3)风口前出现耐火砖,甚至出现风口被耐火砖堵住而吹不进风的现象。
(4)炉渣成分改变,碱度降低。
(5)煤气曲线 CO 值边缘明显改变,煤气利用变差,炉况顺行变坏。
任务实施
一、炉墙结厚的处理
1. 上部结厚的处理方法
(1)当某一方向频繁出现十字测温温度第一点低于第二点时,应及时发展边缘,同时减轻焦炭负荷。尽可能改善原料条件,以保持炉况顺行,并用发展边缘的方法消除结厚。
(2)认真检查结厚部位的水冷设备,如发现漏水应立即停止通水,外部喷水冷却。
(3)如果冷却设备正常,结厚部位的冷却设备降低冷却强度,使水温差略高于正常水平。
2. 下部结厚的处理方法
(1)在维持顺行的前提下,稳定送风制度,同时提高炉温,降低炉渣碱度,利用改善炉渣流动性的方法达到消除结厚的目的。
(2)采用适当发展边缘的装料制度,相应减轻焦炭负荷,利用煤气流冲刷炉墙的结厚部位。
(3)采用加锰矿、均热炉渣或萤石,进行化学洗炉,洗炉时除集中加净焦 2~4 批外,还要相应减轻焦炭负荷,确保[Si]在 0.75%~1.25% 之间。
(4)降低结厚部位炉体的冷却强度,但要保持水温差在适当的水平。
3. 验证处理的效果
(1)瘤根是否被彻底清除;
(2)炉况是否稳定顺行;
(3)焦炭负荷是否有明显提升;
(4)高炉主要技术经济指标是否有所改善等。
二、炉瘤的处理
一旦形成炉瘤以后,最好的方法就是降料线进行人工炸瘤。
1. 上部炉瘤的处理
上部炉瘤只有进行人工炸瘤,高炉休风炸瘤的程序如下:
(1)休风前进行炉墙钻孔,测定炉瘤的位置和大小。
(2)根据炉瘤的位置和大小确定加净焦的数量,净焦下达到炉瘤的根部以下时休风。
(3)割开炉皮打眼(直径 80mm~150mm ),深度应超过剩余砖衬,钻进炉瘤内部,但不能钻透炉瘤。
(4)将炸药筒伸进钻孔内,伸进深度应超过剩余砖衬,做好安全防护措施后进行引爆。
(5)炸瘤顺序自下而上,先炸炉瘤根部,逐渐上移。如果是环形炉瘤,可按圆周分段,再自下而上进行炸瘤。
2. 下部炉瘤的处理
(1)降低炉瘤部位的冷却强度,集中加净焦洗炉。
(2)降低炉渣碱度,同时采用萤石洗炉。
(3)采用发展边缘的装料制度,利用煤气流冲刷炉瘤3. 炉墙结瘤的预防
(1)贯彻高炉“精料”方针,减少入炉原燃料粉末,改善原燃料理化性能及冶金性能,降低各种碱金属含量及有害杂质入炉,降低渣铁比。
(2)调整好高炉的基本操作制度,保证高炉稳定顺行。要防止发生管道行程、连续悬料、崩料、长期低料线作业、炉温剧烈波动等失常炉况。
(3)加强炉顶装料设备的检查和维护,杜绝因装料设备影响造成高炉布料失常。
(4)当炉体温度出现降低,煤气分布出现失常时,出现结厚征兆,以及长时间低料线或长期休风后应适当发展边缘,防止边缘热负荷长期过低。
(5)装料时灰石不要加在炉墙附近。
(6)漏水冷却器应及时处理。
(7)尽量避免无计划停风,并注意长时间计划休风前,净焦要加够,要出净渣铁,待净焦下到炉缸再休风。送风时要根据休风期间的情况补充焦炭,保证炉温,复风过程不要拖得太长。
三、上部炉衬脱落的处理
(1)适当减风以维持顺行,同时根据当时炉温水平和发展趋势补足焦炭,防止大凉。
(2)调整装料制度,控制边缘气流,有休风时适当缩小风口面积并调整风口布局,同时尽量使用长风口。
(3)在砖衬脱落处加强炉壳的外部冷却(安设打水枪),避免烧穿。
(4)利用设备检修时间在损坏的冷却壁处安装冷却棒并进行压浆造衬。
(5)根据生产需要可以停炉更换破损的冷却设备并进行炉衬喷补。
四、洗炉
洗炉方法分为化学洗炉和物理洗炉两种方法,提高炉温降低炉渣碱度是各种方法的必备条件。
1. 物理洗炉方法
连续采用强烈发展边缘气流的方法洗炉,一般不超过 3 天,减轻负荷 15%~20% ,这种方法对风口以上部位较为有效。洗炉过程中要注意炉喉温度的变化,控制风压与风量的对应关系。净焦洗炉时连续加焦一般不超过 15 批,同时应伴随附加适量酸性料,这种方法主要是处理高炉下部的炉墙黏结。洗炉过程中风口易破损,注意冷却设备水温变化,当达到规定水平时要立即停止洗炉。
2. 化学洗炉方法
化学洗炉变料时要确保炉温[Si ] ≥0.75% 。各种洗炉剂作用和选用标准如下:
(1)均热炉渣是含 FeO 及硅酸盐的洗炉剂 主要是与这些化合物生成熔化温度较低的、含 FeO 较高的初、终渣,清洗碱性黏结物和堆积物比较有效。
(2)锰矿及含 Mn 的洗炉剂 主要是用 MnO 及其形成的硅酸盐来改善初终渣的性能,以清除石墨沉积等产生的堆积和碱性黏结物比较有效。由于 MnO 有一定的脱硫作用,故还可降低渣碱度,则洗炉效果更好。
(3)萤石或含氟矿石 主要利用其形成熔化温度低,流动性好的炉渣进行洗炉。对炉身下部炉墙结厚的洗炉作用较好,但易影响生铁质量,且对消除炉缸石墨炭堆积不太理想。
3. 洗炉注意事项
(1)洗炉都会造成炉温降低,特别是强烈发展边缘气流的洗炉方法,必须准确地减轻负荷,严防炉凉。
(2)洗炉过程中风、渣口易破损,必须勤检查,发现破损应立即处理,避免往炉内漏水,并找机会及时更换。
(3)要注意冷却设备水温变化,当超出规定水平要立即停加洗炉料,特别是炉役后期,严防炉缸烧穿。
项目小结
1. 通过《维护高炉操作内形》的学习,能够了解高炉本体结构的组成与作用、高炉内型的含义、维护高炉内型的意义;了解高炉炉壳、炉衬及冷却设备的组成、作用;能够掌握高炉内衬(炉缸、炉底、炉腹、炉喉)的破损机理;能够掌握制定合理的操作制度。
2. 通过现场实习能够进行高炉的功能性检查,能够进行高炉炉底、炉缸、炉体上部、炉顶设备的维护,能够进行炉体、炉底冷却系统的岗位维护。
3. 通过学习炉墙结厚结瘤处理,能够了解炉墙结厚、炉墙结瘤的含义、形成原因;能够了解上部炉衬脱落的原因、征兆;能够熟悉炉墙结厚、炉墙结瘤的征兆;掌握炉墙结厚、炉墙结瘤的预防措施;了解洗炉方法、洗炉剂的选用标准及洗炉注意事项。
4. 通过现场实习掌握炉墙结厚、炉墙结瘤、上部炉衬脱落的处理方法。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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