高炉结瘤主要原因及处理
通过分析高炉结瘤与恶性管道的形成机理，结合炉料、渣铁、煤气在炉内的运动规律，以及炸瘤时观察到的现象，得出高炉结瘤与恶性管道都是因为软熔带以下的液态渣铁在与煤气流的相对流动时发生矛盾，已熔化的渣铁被煤气重新吹至低温区域凝固而成。提出了预防高炉结瘤应以改善气/液态相对流动条件为主。高炉结瘤后应及时炸除。
01 引言 高炉结瘤，对高炉的生产、寿命影响十分严重，给炼铁生产带来巨大损失。然而，高炉结瘤的原因、机理至今尚未完全清楚。笔者目睹了几十次高炉结瘤的始末，根据在这些结瘤过程中与炸瘤时观察到的现象，结合有关资料，尝试着对高炉结瘤的机理、预防和处理进行粗浅探讨。 02 结瘤机理分析 高炉结瘤机理，现在尚无定论。刘云彩先生在1995年第3期《炼铁》上发表的“高炉结瘤的预防”中提到，高炉结瘤有两个必不可少的条件：接触炉墙的炉料停止运动与软熔的炉料重新凝固。笔者对这一观点有不同看法，因为这一观点不能解释位置较高的炉瘤的形成原因，很多炉瘤都在炉身上部，甚至炉喉，在如此高的地方，炉料是怎样熔化与重新凝固的呢——笔者认为，炉瘤是由炉料熔融粘结而成或者已熔化的渣铁重新凝固而成。 1)炉料熔融粘结。在顽固悬料/难行/炉凉时，停止下降的炉料受热后，局部或全部熔融，在温度下降时互相粘结而成。 2)已熔化的渣铁重新凝固。有两种可能的途径：因软熔带形状、位置改变；已熔化的渣铁重新进入软熔带以上。 2.1软熔带位置、形状的改变 软熔带位置、形状的改变必然会导致与软熔带相近的局部区域与软熔带相对高度的变化。软熔带相对上移不会导致渣铁重新凝固，下移且下移速度比渣铁下移空塔速度快时，会导致渣铁重新凝固。但一方面这种现象很少见，另一方面这种凝结物的位置较低，而且在接近风口带的高温区域，凝结物很容易被重新熔化，所以它不易存在。 2.2渣铁重新进入软熔带以上 渣铁进入软熔带以上，有关资料中报到的有初渣偏移，初渣偏移可能导致炉墙结厚，引起难行，引发高炉结瘤。 笔者认为：渣铁重新进入软熔带以上还有另外一种重要途径，就是在发生液泛以后，随煤气流速进一步加大，压头损失大于液体重量时，液体便会被煤气沿焦炭孔隙形成的管道壁向上反吹，有的液体会进入软熔带以上。而固体焦炭则因受料柱阻力比液体的大，虽然密度小，却留在原处当煤气流速足够大时，焦炭也会克服料柱阻力向上反吹。 液态渣铁被反吹至软熔带以上时，因温度降低而重新凝固形成炉瘤是高炉结瘤的主要原因，也是形成高炉恶性管道的主要原因。高炉结瘤、炉墙结厚、恶性管道这三者，都是因高炉内有凝结物所致，形成机理相同，只是凝结位置、凝结形状不同，凝结位置与凝结形状由料柱透气性、煤气流分布决定。 能证明这一观点的现象有：处理炉况事故时，液态渣铁被煤气/空气向上吹的现象； 所有炉瘤/炉墙结厚/恶相连。液体是从软熔带开始向上反吹，一到软熔带以上就开始凝固，这些都是从软熔带开始形成的，所以与软熔带相连； 有些瘤体与炉墙的结合并不一定紧固。 液体是从透气性好、煤气流发展的地方向上反吹，并不一定沿炉墙向上反吹，所以与炉墙结合不一定坚固，只是与炉墙之间夹着静止不动的炉料； 炉瘤位置较高的形成原因。液体向上反吹的高度由煤气流分布、煤气流速、液体温度、液体量决定，在炉况不顺时，煤气流分布失常，能在炉内软熔带以上任何地方形成炉瘤； 不同瘤质的形成原因，瘤质不同是因被反吹的液体不同，被反吹液体是渣或铁，炉瘤才有灰质瘤、铁质瘤之别，而炭质瘤是液体包裹焦炭而成。 03 高炉结瘤与恶性管道的征兆 高炉结瘤的征兆有两个大的方面。一是结瘤会导致炉况不顺；二是结瘤会使结瘤部位的炉壳处热流强度降低。 3.1凝结物对炉况的影响 高炉结瘤/恶性管道之所以对炉况产生破坏作用，是因为凝结物破坏了高炉布料与煤气流分布，恶化了煤气与炉料、渣铁的相对流动，导致高炉工作不均匀和炉况不顺。使高炉表现出不接受风量、风温，在低风量低风温条件下，高炉容易顺行，增加风量，提高风温容易引起不顺。风口工作不均匀，易塌料、悬料。塌料多便会使炉料得不到很好的预热与预还原就进入炉缸，从而使风口出现生降，直接还原增多，渣流动性变差，铁水温度不足、难脱硫。易出现炉凉等。 恶性管道对布料与煤气流的分布的破坏程度更大，所以它的征兆更明显，管道位置也更易判断。 出现结瘤或恶性管道的高炉对进风量很敏感，根据结瘤或形成恶性管道后高炉能维持顺行的进风量，便能大概估算凝结物的体积。 3.2凝结物对炉壳热流强度的影响 凝结物使高温煤气流远离炉壳，使炉壳的热流强度降低，通过测量炉壳热流强度，可以判断有无炉瘤、炉瘤位置与大小。 04 高炉结瘤与恶性管道的预防 1)高炉结瘤与恶性管道的形成是因为煤气流与液态渣铁在炉内的相对运动发生矛盾所致，所以高炉结瘤与恶性管道的预防应从改善煤气流与液态渣铁的相对流动着手。所有改善料柱透气性，改善渣铁流动性，减小炉内煤气体积，改善煤气流分布，有利炉缸活跃的措施，都对高炉结瘤与恶性管道的预防有利。 2)当煤气流与液态渣铁在炉内的相对流动发生矛盾时，高炉表现出的征兆是风压升高，此时控制风量，就会减弱煤气流与液态渣铁在炉内的矛盾，从而避免液态渣铁被反吹至软熔带以上，从而避免炉瘤与恶性管道的形成。 3)在悬料时，静止的炉料如经历温度上升到熔点以上后再下降，就会凝结，这种凝结物虽强度较低，大多在坐料后被分散，但也有可能形成炉瘤，而且长时间悬料易形成顽固性悬料，所以悬料后要及时将料坐下。 05 高炉结瘤与恶性管道的处理 高炉结瘤形成后，应果断炸除。以前对付结瘤高炉的常见措施有洗炉、控制高炉冷却强度、炸除。然而洗炉、控制高炉冷却强度都有明显缺点： 1)洗炉只能除去滴落温度等温线以下的凝结物，对大多数炉瘤是无效的。洗炉虽然不能除瘤，但炸除前洗炉有利于炸瘤及炸瘤后复风，炸瘤后洗炉能活跃炉缸，是必不可少的。 2)控制冷却强度。有些高炉用控制冷却强度来预防结瘤或消除炉瘤，但对于较厚的炉瘤，这种手段是无效的。消除较薄的炉瘤，耗时长。另外，这种手段还有一个致命的缺点，严重缩短高炉寿命。 有些高炉用控制冶炼强度来换取暂时的顺行，希望高炉顺行后自动除瘤，这不科学。还是炸除炉瘤最经济实用。恶性炉瘤形成后只能炸除。 06 结语 1)高炉结瘤与恶性管道是由已熔化渣铁被煤气吹至软熔带以上重新凝结而成。 2)高炉结瘤应以预防为主，从改善炉内液气对流入手，防止液体被气体向上反吹到软熔带以上。 3)高炉结瘤后，应果断炸除。 来源：今日钢铁
