高炉运行过程中的异常情况

高炉运行不规则

炉料向下平稳均匀地移动和炉气向上移动对于高炉 (BF) 的稳定和高效运行非常重要。为了确保这一点，最近已经进行了大量工作。这包括 (i) 炉料特性的改进，(ii) 炉料系统的改进，(iii) 高炉冷却系统的改进，(iv) 高炉操作的充分自动化和控制，以消除人为错误， (v) 改进熔炉操作程序。尽管有这些改进，BF 并不总是像不经意的观察者所相信的那样平稳运行，并且在操作过程中确实会发生违规行为。然而，高炉不正常现象不像往年那样频繁，但高炉作业中的不正常现象仍然存在，引起了相当大的关注，经常需要快速思考和运用良好的判断力和技巧，及时采取纠正措施。操作者防止严重麻烦的部分。

高炉运行异常的主要原因是（i）机械装置故障，如冷却器泄漏、阀门故障等，（ii）操作故障，如装料错误、出钢延迟等，以及（iii）异常物理- BF 内部发生的化学变化。高炉操作的主要违规行为如下所述。

炉挂滑倒

悬挂是高炉中发生的现象，当装在高炉顶部的炉料没有连续向炉膛移动时。当重物在下降的过程中遇到非常高的阻力导致重物停止移动时，就会产生悬挂。由于炉堆中的装载材料的桥接而发生悬挂。当它发生时，悬垂下方的材料继续向下移动，形成一个没有固体材料但充满高压热气体的空间。这个空间继续增长，直到挂起最终崩溃。

当悬挂物倒塌时，由于悬挂物下方产生的间隙，材料会掉落。悬垂的塌陷是一种称为“滑动”的现象，它会导致 BF 的不规则工作，从而导致气体分布不均匀，从而影响 BF 参数。在熔炉滑动过程中，装料在未做好热准备的状态下不受控制地落向熔炉的炉膛，导致熔炉变冷。它还以非常高的力将热气体向上推。在严重的情况下，悬挂材料的突然向下推力会以爆炸的力量将热气向上推。这种突然涌出的气体会打开炉顶排气口，有时会严重损坏炉顶设备。

滑动之前的悬垂是由许多不同条件中的任何一种引起的，其中电荷的渗透性降低，因为一些材料封闭了带电粒子之间的空隙并将它们松散地结合在一起。当炉料中的细粉百分比较高且炉气流速较高时，细粉会关闭其他颗粒之间的开口并导致悬空。在某些情况下，已熔化的炉渣以液滴的形式向上吹起，当它随后与较冷的装载材料接触时，它会重新凝固并封闭颗粒之间的开口，并倾向于将它们粘合在一起。

在某些情况下，一氧化碳 (CO) 分解反应 2CO =CO2 + C 被催化，碳 (C) 以烟灰的形式沉积。这关闭了颗粒之间的开口并将颗粒保持在一起。在其他一些炉料中碱含量高的情况下，碱化合物被还原成碱蒸气，随炉气上升并在炉料的较冷部分冷凝，从而导致相同类型的悬挂状态。

另一种类型的挂起有时会出现在运行非常高效并被推至最佳生产率的 BF 中。在这些条件下，如果气体分布、焦炭的强度或炉料的粒度有轻微的不利变化，则含铁炉料的氧化铁不能足够迅速地还原为金属铁，导致铁氧化物熔化并作为液体流到焦炭颗粒上。当这种情况发生时，液态氧化铁被还原成固态铁，还原过程会消耗大量热量。因此，焦炭颗粒胶结在一起，高炉中运动物质的渗透性大大降低，导致高炉悬空。

如果高炉在对炉料质量（特别是可还原性）而言过高的火焰温度下运行，也会发生类似类型的挂起。当高温等温线在炉子上膨胀得足够远时，它们可以开始熔化未还原的材料，当该材料下降到更还原的环境中时，它会还原，并且根据温度的不同，它可以凝固（FeO 的熔点约为 1,370摄氏度和纯铁在1535摄氏度左右），并关闭负担。

当炉料不能正常通过炉子并且材料在炉子中移动缓慢时，操作员需要立即采取纠正措施，以避免发生重大滑倒，这可能是非常灾难性的事件。在非常极端的条件下，滑动会导致冷炉。每一次的吊挂和滑倒都要进行适当的分析，确定吊挂的原因，从而改变操作程序，防止吊挂再次发生。

通常有两种类型的悬挂通常发生在 BF 中。这些是（i）发生在烟囱顶部的顶部悬挂，主要由于积碳反应和碱蒸汽冷凝而发生，以及（ii）底部悬挂发生在烟囱下部、腹部和舱口区域，并采取因为堆栈中产生了空隙。

消除高炉中悬垂的补救措施是 (i) 使用大块石灰石，在高炉中煅烧石灰石会产生 CO2（二氧化碳），这会迫使溶液损失反应发生并提高高炉的渗透性。床，和 (ii) 降低鼓风温度和压力，以改善炉内气体的分布和流动。在长时间重悬的情况下，热风的压力会在片刻内急剧下降。由于热风压力的突然降低而产生的冲击使炉子滑动。这种滑渣通常很重，因此，只有在出炉后，当炉底的液态金属和炉渣最少时，才能进行这种补救措施。在极端情况下，可以通过将炉子吹到炉膛高度并用焦炭填充它来治愈持久的悬垂。

脚手架

当在炉壁上堆积堆积物或结痂并导致高炉堆的横截面积减小时，使用脚手架一词。脚手架通常由高炉内侧的实心外壳和该外壳与高炉壁之间的一层松散的负担材料组成。脚手架可以发生在高炉烟囱的较高层或烟囱中相对较低的位置，靠近炉腹顶部。很难概括支架的类型，因为来自不同 BF 的支架的结构和位置之间几乎没有共同点。然而，支架通常可以排列成两组。这些组是（i）层压支架，和（ii）非层压支架。具有层状结构的脚手架由交替层的金属铁 (Fe) 和富含碱的负载组成。脚手架可能会导致 BF 中的悬挂。 BF中大支架的典型形成如图1所示。

图 1 BF 中大支架的典型形成

由于炉渣中的细粉过多和渣的石灰化学成分高于正常的石灰化学成分（这反映在渣的碱度较高），因此经常会在炉腹顶部形成支架。石灰溶解到炉体中形成的炉渣中，提高了炉渣的熔点。由于炉渣经常在悬浮液中携带来自炉料的一些细颗粒，因此熔点的升高会导致这种细料和炉渣的混合物粘附在上炉腹壁上。这种在上炉腹壁上的积聚使热炉气体偏向更远的炉子中心。由于沿壁的热气体体积较小，附着物趋于冷却并完全固化。然后这些结痂可以生长，直到它们阻塞了BF的大部分横截面积。

形成稳定且有害的支架的先决条件是 (i) BF 炉料中存在合适的材料来构建支架（例如细粉、筛分不良的炉料、具有较差的低温还原降解特性的烧结矿、使用长时间储存​​、湿冷的烧结矿）或小尺寸焦炭等），（ii）存在用于附聚配料的附聚（胶结）材料，（iii）存在用于在高炉竖井壁上建造支架的固定（锚定）机构可以是与衬里材料的化学键、冷却板周围的物理锚固、朝向腹壁的拱形结构，或者只是凝聚材料在壁上的冷凝，(iv) 连续供应发生粘附组件，和 (v ) 成型的脚手架强度足以承受下行材料的磨损力。

脚手架所在的位置取决于结块材料、粘附材料、炉料、熔炉操作和熔炉结构特征，如冷却元件和内衬材料。它可以位于高炉中的各个层次，例如轴、轴瓦或机腹。

碱或锌化合物在高炉底部附近被还原成金属蒸气。这些蒸汽与炉气一起上升到较冷的顶部，在那里它们被再氧化成非常细的固体颗粒。这些细小颗粒与夹在其中的其他细小材料一起粘附在炉壁上。这也是支架开始形成的另一个原因。

由于脚手架造成的堵塞减少了可用于熔炼含铁材料的面积。脚手架扭曲了炉内的气流并增加了燃料速率，同时促进了炉子的悬挂和滑动。它还降低了熔炉的生产率。由于较高的燃料速率，导致较低的炉子燃料效率。当脚手架从墙壁上移开时，它会下降到炉膛中。这会导致严重的熔炉故障并降低铁水的质量。如果结痂过大，会导致高炉冷化。

引导

当炉内上升的气体不能在炉内径向和周向均匀分布并找到阻力最小的通道时，就会发生通道现象。高炉产生窜槽的不同原因是加入过多的细粉、炉内炉料分布不当以及炉膛内的铁水和液态渣含量高。窜槽扰乱了加热和还原过程，进而影响了铁水的质量。

窜流的迹象是 (i) BF 接受鼓风而不增加压降，(ii) 离开 BF 的炉顶气温度高，(iii) CO/CO2 比高，(iv) 炉顶气含量高烟尘，以及（v）焦炭率增加。

在细粉装料的情况下，通道会导致高炉壁上的热负荷增加，从而导致高炉运行不稳定并降低产量。由于细粉，上升的气体从该区域转移并绕过细粉。上升气体的这种转移扰乱了材料的预热和还原过程。它会导致计划外的放气口打开、热金属化学成分不正常、高炉生产不稳定和熔炉生产率降低。如果能有效预测窜槽，则可通过提高原料质量或调整高炉运行来降低高炉热负荷。

在 BF 中形成沟道的重要方面是 (i) BF 装料在尺寸和装料分布方面具有不均匀性，(ii) 局部可能超过临界气体速度，(iii) 较轻的颗粒（焦炭）从这些区域吹出并沉积在低速区域并且较重的矿石优先沉降（矿石移位），（iv）在（iii）处发生的现象有助于低渗透区域的致密性并使径向压降更大不均匀，(v) 炉内的气体随后流过称为通道的独特通道系统，并且 (vi) 由于“滞后效应”，将鼓风率恢复到以前的值不是解决方案。

控制窜槽所需的预防措施包括：（i）使用强度更高、粒度分布窄、尺寸最佳的配料；（ii）保持较高的顶部压力。

突破

“突破”是用于表示气体和焦炭、炉渣或铁从 BF 的炉腹、风口胸或炉膛逸出的条件和结果的术语。熔炉熔合区以下的任何点都可能发生熔断，但最严重的熔断发生在液态炉渣和液态铁中。液态铁突破发生在位于炉膛中的铁表面以下的水平面上，并且通过炉膛壁和冷却壁或进入炉膛底部并在炉膛冷却壁下方流出。 BF 突破是 BF 操作中不常见且隐蔽的危险。突破可以发生在炉腹处、风口处（乳房冷却器、吹管或目视）或炉膛处。

熔渣爆裂通常不像铁爆裂那么严重，因为爆炸的危险没有液态铁和水接触时那么严重。无论哪种类型的爆破，都必须尽可能打开出钢口并排出尽可能多的液体材料，然后将炉子从鼓风中取出。

发生破渣时，可用水流冷却破处，更换耐火砖，或在开口处泵入耐火泥浆，或用塑料水泥捣打或用石棉绳将破处封闭。它。

在铁突破的情况下，几乎没有控制。铁水要从孔中流出，直到炉子干燥。清除积铁后，可用合适的耐火材料封孔。如果铁爆严重，则通常需要对炉膛进行全面修复。在不严重的情况下，经常需要更换损坏的炉膛冷却板。

爆裂是由炉膛壁的故障引起的，结果是液态铁或液态炉渣或两者都可以不受控制地流出熔炉和周围的辅助装置。近年来，由于炉膛受到了广泛的关注，炉膛的结构越来越重、坚固、成本越来越高，因此炉膛爆裂的危险已经大大降低。

熔渣从炉膛冷却壁的顶部一直延伸到风口的高度。它们很少有危险，但会对砖衬造成一些损坏，并且由于导致维修延误和清理它们造成的烂摊子所需的时间而造成相当大的麻烦。

爆炸、煤气和焦炭爆破，通常称为波什爆破，几乎已成为过去。它们的消除可以归因于操作实践的改进、对越来越劣质矿石的更顺畅的工作、更少的暴力“滑倒”以及总体上加强了波什。通过目前对炉子操作的控制，炉腹不会出现故障，除非是偶尔发生。

炉腹爆裂的原因是：(i) 炉内条件，例如高风压、非常严重的滑动或对炉膛壁的严重工作，所有这些都可能导致爆裂，(ii) 炉膛破裂带、冷却板弹出或带和板之间的砖砌部分，或 (iii) 炉腹冷却板开裂和开裂。

如果在 BF 的这一部分中采用了错误的设计或构造、结构薄弱、加固不足或冷却不当的砖砌部分，则安全的实践方法在防止风口隆起或鼓腹爆裂方面几乎无济于事。由于这种突破发生的突然性，修改练习方法几乎没有帮助。可能 95 % 的预防在于施工，5 % 在于经验、资源充足性以及铸造房的布置，以确保信号的可及性和逃生的可能性。

在过去的几年里，炉膛处比炉膛和风口处更频繁地发生严重的爆裂。其实一直都是这样，只是炉膛内有少量铁水，爆裂不一定很严重，尤其是爆破压力并不高。随着吨位的增加和快速行驶，爆破的比例越来越高，有时会破坏熔炉，有时还会造成生命损失，而且几乎总是会造成严重的混乱、延误和不便。

导致炉膛破裂的炉膛壁内的破坏性机构是（i）热空气喷射特别是出铁口上方对炉膛壁的侵蚀，（ii）通过液态铁和液态炉渣的化学作用分解砖块， (iii) 液态铁在穿透砖砌接缝时的机械作用。图2为高炉炉缸典型磨损机理。

图2典型的高炉炉缸磨损机理

冷炉

这是一种非常严重的疾病，因为它会对敲击产生不利影响。这可能是由于燃料输入量低、鼓风中水分过多、风口漏水等原因。如果是由于这些原因，冷却是逐渐的，可以在严重之前进行纠正。严重的滑动也会导致高炉冷却。滑倒的寒意来得突然。

BF 冷却的常见原因通常是长时间无准备的停机。即使是准备好的停机也可能在重启期间导致炉膛温度下降。高炉冷却的原因有多种，包括操作不规范、装料不当、重大设备故障、严重漏水等。

当风口处的焦炭或其他燃料不足以维持正常的还原和熔化过程时，高炉会变冷。如果 BF 表现出寒冷的症状，BF 操作员将面临一个艰难的选择。如果他继续吹风，就会继续产生无法排出的液体。炉膛中的高液位会导致风口和吹管燃烧。另一方面，如果停止吹气，炉渣会进入风口和吹管并凝固，从而对这些部件造成重大损坏。此外，修复这种损坏需要时间，这会导致熔炉进一步冷却，使恢复变得更加困难。

在正常运行过程中，BF 通常会在炉子出现冷却现象之前发出警告信号。警告信号通常包括 (i) 风量减少和炉子冷运行导致炉料移动缓慢，(ii) 炉内经常挂滑，(iii) 出钢温度和液态渣温度低于常温，(iv) 出渣的液态渣粘稠，不能在渣流道中自由移动，(v) 出水口出水，(vi) 风口和吹管被渣或渣-金属混合物堵塞，( vii) 由于出钢过程中铁水和熔渣的排放不足和/或出铁口开孔延迟导致熔炉中过多的铁水和熔渣堆积，以及 (viii) 死区中的焦炭非常少.当炉子开始发出警告信号时，有必要采取补救措施以避免高炉靠近冷却。纠正措施有多种，但建议通过增加炉料中的焦炭在较热的一侧运行炉子。

简而言之，高炉冷却的原因可能是（i）漏水过多，（ii）炉料（原料）不合格，（iii）炉料质量波动较大，（iv）仪器和测量设备要么没有正确校准，要么发生故障，(v) BF 操作员无法从他可用的数据中正确读取炉内发生的情况，(vi) BF 操作员要么没有反应，要么对问题反应迟缓作业过程中被注意到，（vii）忽视预警信号，不向上级报告，（viii）在检查漏水、铸造车间、风口下料等方面违反技术纪律，（viii） ) 操作人员缺乏经验， (ix) 加料系统、热风系统、集气净化系统等关键设备突然发生故障，需要大修和长时间的检修，造成停炉。对，以及 (x) 出铁口或炉膛爆裂，需要很长时间才能恢复。

支柱

如果鼓风不能直接穿透到炉子的中心，它会导致形成一个冷的中心柱，周围有一个环形的热区。这被称为支柱。一根从风口直接插入的棒材，如果炉内有柱子，则其两端呈赤热部分，中间部分呈冷态。该棒的冷中间部分的程度表示炉中存在柱的程度。可以通过增加爆破压力来消除柱子，这可以穿透更多并加热柱子。

气体吸收阻塞

进风口和下水管积尘时，必须暂停高炉运行，清理干净后方可恢复运行。发生这种情况是由于进气设计不当，特别是横截面不足和接头不当造成的。

通过出铁口溢流和喷焦

在波什，液态金属和炉渣通过可渗透的焦炭床滴流，以抵抗上升气体的向上推力。气体或液体流量的增加会阻止液态金属和炉渣向下流动，导致其积聚在焦炭间隙中，直到液体的重量克服气体的向上推力并突然下降到炉膛中。这种现象被称为溢流，可以通过具有高空隙率（即通过使用更高平均尺寸的焦炭）来最小化溢流。更好的焦炭质量也是有益的，因为减少了炉内的降解，从而提高了炉腹区域的渗透性。

任何对风口滚道体积施加限制的因素都会导致滞留和随后的溢流趋势。均匀吹风速度中断导致滚道塌陷，当再次恢复时，小颗粒焦炭无法重新进入滚道，因此下降到炉膛而不是在风口区域燃烧，导致扼流炉膛，从而导致出钢时从渣中喷出焦炭和出铁口的众所周知的现象。这经常导致对焦炭质量的不合理批评。炉内均匀吹气是避免这种情况的最佳补救措施。

风口、出铁口和冷却器泄漏

尽管设计得当，但炉子的水冷部件可能会变形，这些部件应尽可能立即更换或纠正。猴子是最麻烦的部分，经常需要经常更换。如果无法纠正或更换有故障的冷却器，则必须将其与水管切断并停止使用。

如果不及时纠正，炉子下部的风口或冷却器泄漏可能会造成灾难性的影响。泄漏的出铁口冷却器会导致产生蒸汽，蒸汽与碳炉接触时会腐蚀炉膛内衬，因此必须停止生产以进行大修。要严格遵守出铁口的维护说明，尽量减少这些麻烦。