沙钢2500m³高炉风口小套磨损的原因及对策

雷 鸣¹ 张明星¹ 杜 屏¹ 刘 潮² 魏红超²

( 1． 江苏省沙钢钢铁研究院，江苏 张家港 215625; 2． 江苏省沙钢集团有限公司炼铁厂，江苏 张家港 215625)

【摘要】 沙钢 2500 m³ 高炉二代炉役初期，部分风口小套内壁下部出现严重磨损，磨损处 呈沟壑状; 同时发现对应的煤枪出现了弯曲变形，煤枪出口向下偏离风口中心线。使用数值模 拟方法，对比分析了煤枪出口与风口中心线重合、向下偏离两种工况下煤粉的运动。研究结果 表明: 煤枪出口偏离风口中心线时，煤枪出口处煤粉与风口内壁下部接触是导致风口磨损的主 要原因。进一步研究煤枪弯曲变形的原因发现，该高炉经大修后，煤枪直径增大了 1 倍，但载气流量没有相应增加。采用数值模拟计算了不同载气流量下煤枪的冷却强度，发现载气流量偏小，煤枪冷却强度不足，从而导致了煤枪的弯曲变形。据此采取了增加煤枪载气流量的措施，煤枪变形和风口小套磨损得到了有效控制。

【关键词】 高炉；风口小套；磨损；煤枪变形；数值模拟

风口是高炉冶炼送风所必需的重要工艺设备，其寿命的长短直接影响高炉的顺行。风口破损大致有熔损、开裂及龟裂、磨损和曲损 4 种形式^［1］。近年来，国内多座高炉曾出现过风口内壁磨损的问题，如宝钢由于煤比过高导致风口磨损^［2］，武钢由于煤枪角度、位置、煤粉粒度等原因导致风口磨损^［3］，涟钢因送风不均匀造成风口磨损^［4］。

兴澄特钢通过数值模拟发现，风口小套过长、碱金属含量过高、煤枪与风口中心线之间的夹角过大以及煤枪材质的耐磨、耐高温性能差是小套磨损的主要原因^［5］。张全等^［6］建立了风口小套气固两相流模型，并对喷煤量、风口材质、风口几何尺寸、风口收缩角以及热风速度和煤粉颗粒粒径等因素进行了模拟计算，找出了影响风口小套磨损的主要原因。沙钢对风口内煤粉的运动也进行了数学模拟，得到了煤粉的运动轨迹^［7］。沙钢2500 m³ 高炉经大修后风口内壁磨损，并根据上述经验对高炉喷煤相关参数进行了调整，但无明显效果，因此，本文对该高炉风口磨损的原因及机制进行了深入研究。

1 风口磨损情况

沙钢 2500 m³高炉二代炉役开炉不久，风口内壁频繁磨损，造成风口寿命缩短，高炉频繁休风。磨损形貌如图 1 所示，可见风口内壁下端出现了多条沟壑状磨损痕迹，分析认为是由于煤粉摩擦风 口 内 壁 所 致。该高炉煤枪插入角度为9° ～ 11°，煤枪出口距风口前端约 200 mm，煤粉粒度 ＜ 74 μm( 200 目) 的比例在 70% 以上，煤比为160～170 kg /t，插枪管理严格，在大修前风口小套并未出现内壁磨损迹象。对高炉风口损坏情况的调研后发现，损坏风口对应的煤枪出现了弯曲变形，并向下倾斜，见图2，煤枪出口偏离风口中心线，推测煤粉轨迹发生了变化，并摩擦到风口内壁。