高炉送风装置长寿技术研究与应用

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摘要：本文就高炉送风装置长寿技术的现状进行了分析，并提出了改造方案。

关键词：高炉送风装置 长寿技术 方案

现状分析：

长期以来送风装置运行一直不稳定，不是法兰密封失效造成跑风，就是本体温度超标，发红打水，根据历年的休风统计，因送风装置造成的休风率在0.4%左右，是高炉非计划休风的主导因素。由于送风装置是与工艺操作密切相关的工艺备件，其稳定运行的规律掌握起来相对其它的运转设备要困难得多，为此，我们成立了课题研究小组，在提出了故障零目标要求的同时，对送风装置的性能也有明确量化指标：送风装置波纹元件温度不超过80°C，其他结构件表面温度不超过250°C，直吹管、弯头寿命一年以上，上下节装配寿命在三年以上。围绕这一目标，课题研究组积极开展研究工作，本着本质化认识问题解决问题的思路，在管理上落实严细实的工作作风，在技术上力求突破创新。

送风装置故障表现形式及成因主要集中在两个方面。

连接法兰面跑风。多数情况是因装配、热紧固等操作疏漏造成，另外，密封面使用的盘根耐温性差、强度低也很容易造成密封失效，还有一方面原因就是法兰结合部位的耐材脱落，热风在法兰部位形成涡旋，将密封烧坏。在设计法兰结构时考虑不周，有的配对法兰都加工了密封槽，因加工精度很难保证上下槽的对中，结果在安装对接时将下槽中的盘根挤出来，造成跑风。

送风装置本体表面温度高。局部温度过高、发红，如发现不及时会造成烧穿事故，主要是耐材的性能不稳定，不能适应高炉的工况条件，耐温性能差、强度低，从更换下来的备件分析看：温度高点的耐材出现脱落、贯穿性裂纹、甚至发生滴熔现象（见图示），尤其是在一段时期内炼钢故障频繁，高炉被迫轮流休风等罐，热负荷的频繁波动，更加剧了耐材的损坏，主要与耐材的抗热震性等性能指标有关。

二、改造方案：

1、耐材的改进

（1）耐火度是最基本也是最重要的一项指标，通常的工艺要求是满足送风温度1250°C以上，但高炉在休风倒流时温度会更高，一般在1330°C以上，在冷却设备向炉内漏水的情况下，有时能达到近1500°C，所以，在更换吹管时，我们经常看到耐材有滴熔现象，2006年12月11日4#750m3高炉热风支管弯头曾因倒流温度高，将弯头部位烧穿，被迫休风12小时，为此，改进后的耐材必须具有更高的耐火度，要达到1790°C以上。

（2）除具有高的耐火度外，送风装置工作时要承受230m/s高温热风，因此耐火材料还应该具有良好的抗冲刷性能。

（3）送风装置安装在工艺管道与高炉本体之间，由于热负荷经常波动，在热应力作用下，钢结构会发生不确定的变形，附着在钢结构内的耐材会受到相应的剪切应力、压应力作用，因此，送风装置的耐材要达到一定得的抗折强度、抗压强度，以防止变形裂纹。

（4）送风装置在其寿命周期内要经历多次休、复风操作，温度的大幅波动对耐材的抗热震性也是考验。

改进后的耐材性能指标比较：

2、补偿结构的改进

送风装置的耐材性能优劣对备件质量起着决定性作用，但补偿结构的合理与否同样很关键。上下节装配都设计有波纹补偿器，能够在整个装配尺寸链中起调节补偿作用。

原设计的补偿器内侧导流筒开口在波纹管下部，耐材补偿缝相应地设在波纹管下部，外形结构为球形结构（见附图1），起“万向节”的作用，看是来调节灵活，方便，但在实际应用中却达不到设计意图，主要问题有两方面：（1）球形结构吸收摆动变形量比较好，但设备在安装时，经常需要轴向拉伸，此时，上下球面会拉开一定缝隙，正常送风时，热风会从缝隙窜入波纹管内部，导致温度上升，进而发红。（2）内部导流筒开口在波纹管下部，在使用过程中波纹管变形，使得导流筒体与波纹管下部的钢结构筒体间距变小，使得上下半体的相对摆动量变小，在备件安装时不能吸收大的变形量，往往在强制紧固过程中造成耐材在膨胀缝部位折断，所以刚安装的备件就出现发红，被迫打水降温。

经过研究分析，曾经在球形结构的补偿缝内添加耐火纤维材料，以补偿轴向拉伸变形，但因施工的可操作性太差，宣告失败。“失败是成功之母”，历经数次失败后，研究小组尝试将导流筒的开口改在波纹管的中间位置，将两端分别焊接在上、下半体的钢筒上，借鉴机械设计中“迷宫”密封的原理，将耐材的补偿缝结构改为“Z型迷宫”式结构，消除了球形结构的缺陷，同时改进后的结构具有如下优点：（1）在同样实现万向节的功能下，增大了轴向补偿的能力。（2）“迷宫”式结构，增加了窜风的阻力，大大降低了波纹管受热风灼烧的机率，从而大大降低了送风装置表皮温度(见附图2)

3、隔热材料改进

原来采用单一的高铝纤维棉作保温隔热材料，材料性能差，且不稳定，改进后的长寿送风装置采用高铝纤维板、毯组合式，并在关键部位如波纹补偿膨胀缝处使用含锆的高铝纤维毯，在法兰结合面增加陶瓷纤维垫片，隔热效果良好。

4、钢结构的改进

除对导流筒改进外，在钢筒内壁合理设置“∨”型锚固钉，以便隔热材料固定牢固，不致在浇注过程中发生移位，确保隔热材料的完整性，以前，在贴好纤维进行浇注时，经常出现纤维毡被振动棒绞进浇铸料内部，造成局部发红。

另外，在法兰的联结上也进行了细节的改进。（1）在联结楔栓、楔铁方面改变斜度，增加楔铁的自锁度，防止在热负荷交变作用下松动，造成法兰跑风。（2）法兰的对接面修改为下侧法兰有槽，上侧法兰为平面的连接方式，确保盘根不脱槽，造成密封失效。

5、生产工艺改进

（1）浇注料改进后，严格控制浇注过程的加水量，由7%下调到5%，自然风干加烘烤，烘烤时严格按耐材的特定工艺曲线控制，确保水分蒸发彻底，又保证了烘烤过程中不出现裂纹。

（2）对浇筑模具进行修改，在不影响进风量的前提下，最大限度地增加了耐材的厚度，从而有效地降低了表面温度。

（3）在钢结构浇注前，增加试压检漏工序，确保了钢结构因焊缝砂眼、腐蚀等缺陷及早发现，提高了维修质量。

改进后的长寿送风装置具有结构表面温度低、法兰密封好、耐材寿命长的优点，除此以外，还有许可变形量大的特点。能很好地满足生产工艺要求。