高爐結瘤主要原因及處理
通過分析高爐結瘤與惡性管道的形成機理，結合爐料、渣鐵、煤氣在爐內的運動規律，以及炸瘤時觀察到的現象，得出高爐結瘤與惡性管道都是因為軟熔帶以下的液態渣鐵在與煤氣流的相對流動時發生矛盾，已熔化的渣鐵被煤氣重新吹至低溫區域凝固而成。提出了預防高爐結瘤應以改善氣/液態相對流動條件為主。高爐結瘤后應及時炸除。
01 引言 高爐結瘤，對高爐的生產、壽命影響十分嚴重，給煉鐵生產帶來巨大損失。然而，高爐結瘤的原因、機理至今尚未完全清楚。筆者目睹了幾十次高爐結瘤的始末，根據在這些結瘤過程中與炸瘤時觀察到的現象，結合有關資料，嘗試著對高爐結瘤的機理、預防和處理進行粗淺探討。 02 結瘤機理分析 高爐結瘤機理，現在尚無定論。劉云彩先生在1995年第3期《煉鐵》上發表的“高爐結瘤的預防”中提到，高爐結瘤有兩個必不可少的條件：接觸爐墻的爐料停止運動與軟熔的爐料重新凝固。筆者對這一觀點有不同看法，因為這一觀點不能解釋位置較高的爐瘤的形成原因，很多爐瘤都在爐身上部，甚至爐喉，在如此高的地方，爐料是怎樣熔化與重新凝固的呢——筆者認為，爐瘤是由爐料熔融粘結而成或者已熔化的渣鐵重新凝固而成。 1)爐料熔融粘結。在頑固懸料/難行/爐涼時，停止下降的爐料受熱后，局部或全部熔融，在溫度下降時互相粘結而成。 2)已熔化的渣鐵重新凝固。有兩種可能的途徑：因軟熔帶形狀、位置改變；已熔化的渣鐵重新進入軟熔帶以上。 2.1軟熔帶位置、形狀的改變 軟熔帶位置、形狀的改變必然會導致與軟熔帶相近的局部區域與軟熔帶相對高度的變化。軟熔帶相對上移不會導致渣鐵重新凝固，下移且下移速度比渣鐵下移空塔速度快時，會導致渣鐵重新凝固。但一方面這種現象很少見，另一方面這種凝結物的位置較低，而且在接近風口帶的高溫區域，凝結物很容易被重新熔化，所以它不易存在。 2.2渣鐵重新進入軟熔帶以上 渣鐵進入軟熔帶以上，有關資料中報到的有初渣偏移，初渣偏移可能導致爐墻結厚，引起難行，引發高爐結瘤。 筆者認為：渣鐵重新進入軟熔帶以上還有另外一種重要途徑，就是在發生液泛以后，隨煤氣流速進一步加大，壓頭損失大于液體重量時，液體便會被煤氣沿焦炭孔隙形成的管道壁向上反吹，有的液體會進入軟熔帶以上。而固體焦炭則因受料柱阻力比液體的大，雖然密度小，卻留在原處當煤氣流速足夠大時，焦炭也會克服料柱阻力向上反吹。 液態渣鐵被反吹至軟熔帶以上時，因溫度降低而重新凝固形成爐瘤是高爐結瘤的主要原因，也是形成高爐惡性管道的主要原因。高爐結瘤、爐墻結厚、惡性管道這三者，都是因高爐內有凝結物所致，形成機理相同，只是凝結位置、凝結形狀不同，凝結位置與凝結形狀由料柱透氣性、煤氣流分布決定。 能證明這一觀點的現象有：處理爐況事故時，液態渣鐵被煤氣/空氣向上吹的現象； 所有爐瘤/爐墻結厚/惡相連。液體是從軟熔帶開始向上反吹，一到軟熔帶以上就開始凝固，這些都是從軟熔帶開始形成的，所以與軟熔帶相連； 有些瘤體與爐墻的結合并不一定緊固。 液體是從透氣性好、煤氣流發展的地方向上反吹，并不一定沿爐墻向上反吹，所以與爐墻結合不一定堅固，只是與爐墻之間夾著靜止不動的爐料； 爐瘤位置較高的形成原因。液體向上反吹的高度由煤氣流分布、煤氣流速、液體溫度、液體量決定，在爐況不順時，煤氣流分布失常，能在爐內軟熔帶以上任何地方形成爐瘤； 不同瘤質的形成原因，瘤質不同是因被反吹的液體不同，被反吹液體是渣或鐵，爐瘤才有灰質瘤、鐵質瘤之別，而炭質瘤是液體包裹焦炭而成。 03 高爐結瘤與惡性管道的征兆 高爐結瘤的征兆有兩個大的方面。一是結瘤會導致爐況不順；二是結瘤會使結瘤部位的爐殼處熱流強度降低。 3.1凝結物對爐況的影響 高爐結瘤/惡性管道之所以對爐況產生破壞作用，是因為凝結物破壞了高爐布料與煤氣流分布，惡化了煤氣與爐料、渣鐵的相對流動，導致高爐工作不均勻和爐況不順。使高爐表現出不接受風量、風溫，在低風量低風溫條件下，高爐容易順行，增加風量，提高風溫容易引起不順。風口工作不均勻，易塌料、懸料。塌料多便會使爐料得不到很好的預熱與預還原就進入爐缸，從而使風口出現生降，直接還原增多，渣流動性變差，鐵水溫度不足、難脫硫。易出現爐涼等。 惡性管道對布料與煤氣流的分布的破壞程度更大，所以它的征兆更明顯，管道位置也更易判斷。 出現結瘤或惡性管道的高爐對進風量很敏感，根據結瘤或形成惡性管道后高爐能維持順行的進風量，便能大概估算凝結物的體積。 3.2凝結物對爐殼熱流強度的影響 凝結物使高溫煤氣流遠離爐殼，使爐殼的熱流強度降低，通過測量爐殼熱流強度，可以判斷有無爐瘤、爐瘤位置與大小。 04 高爐結瘤與惡性管道的預防 1)高爐結瘤與惡性管道的形成是因為煤氣流與液態渣鐵在爐內的相對運動發生矛盾所致，所以高爐結瘤與惡性管道的預防應從改善煤氣流與液態渣鐵的相對流動著手。所有改善料柱透氣性，改善渣鐵流動性，減小爐內煤氣體積，改善煤氣流分布，有利爐缸活躍的措施，都對高爐結瘤與惡性管道的預防有利。 2)當煤氣流與液態渣鐵在爐內的相對流動發生矛盾時，高爐表現出的征兆是風壓升高，此時控制風量，就會減弱煤氣流與液態渣鐵在爐內的矛盾，從而避免液態渣鐵被反吹至軟熔帶以上，從而避免爐瘤與惡性管道的形成。 3)在懸料時，靜止的爐料如經歷溫度上升到熔點以上后再下降，就會凝結，這種凝結物雖強度較低，大多在坐料后被分散，但也有可能形成爐瘤，而且長時間懸料易形成頑固性懸料，所以懸料后要及時將料坐下。 05 高爐結瘤與惡性管道的處理 高爐結瘤形成后，應果斷炸除。以前對付結瘤高爐的常見措施有洗爐、控制高爐冷卻強度、炸除。然而洗爐、控制高爐冷卻強度都有明顯缺點： 1)洗爐只能除去滴落溫度等溫線以下的凝結物，對大多數爐瘤是無效的。洗爐雖然不能除瘤，但炸除前洗爐有利于炸瘤及炸瘤后復風，炸瘤后洗爐能活躍爐缸，是必不可少的。 2)控制冷卻強度。有些高爐用控制冷卻強度來預防結瘤或消除爐瘤，但對于較厚的爐瘤，這種手段是無效的。消除較薄的爐瘤，耗時長。另外，這種手段還有一個致命的缺點，嚴重縮短高爐壽命。 有些高爐用控制冶煉強度來換取暫時的順行，希望高爐順行后自動除瘤，這不科學。還是炸除爐瘤最經濟實用。惡性爐瘤形成后只能炸除。 06 結語 1)高爐結瘤與惡性管道是由已熔化渣鐵被煤氣吹至軟熔帶以上重新凝結而成。 2)高爐結瘤應以預防為主，從改善爐內液氣對流入手，防止液體被氣體向上反吹到軟熔帶以上。 3)高爐結瘤后，應果斷炸除。 來源：今日鋼鐵
