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高爐噴煤槍破損原因的分析

高爐噴煤是現代高爐冶煉的一項重大技術革命,高爐噴煤槍壽命直接影響噴煤操作與高爐正常生產,因此探索高爐噴煤槍破損機理、研制長壽命高爐噴煤槍成為高爐噴煤技術的重要課題。

我公司對某高爐實用高爐噴煤槍進行跟蹤監測,在正常工況下,材質為1Cr18Ni9Ti的噴煤槍平均壽命為32天。失效原因為表面氧化和煤粉流沖蝕磨損所致。從反應熱力學分析了高爐噴煤槍外表面氧化損壞機理,并由微切削理論解釋了高爐噴煤槍內壁出現溝狀磨損痕跡及氣固兩相流動導致高爐噴煤槍下半部分先磨損破口的原因。

高爐噴煤槍的異常損壞

主要表現在突發事件。由于屬非正常損壞其原因更為復雜，可能首先想到的是高爐噴煤槍的質量問題。但認真分析檢查高爐噴煤槍的損壞狀況，可能對查清原因解決問題會有很大的幫助。高爐噴煤槍插入直吹管開始工作，在短時間內突然異常損壞主要有以下幾種表現形式：

1、燒損熔斷：主要發生在直吹管內高爐噴煤槍前端500mm以內。表現為：局部熔斷、表面有大小不等的坑凹和熔孔。缺陷部位明顯是由外向里形成的。這種損壞大部分出現在休風開爐后高爐噴煤槍工作時間不長。原因主要是由于系統故障和操作不當造成的。例如，系統故障有：爐況不好，風口結焦、系統堵塞或斷續噴吹、熱風倒流，風口灌渣、高爐噴煤槍與風口接觸處漏風等因素。操作不當有：停噴時未及時補風退槍、停爐休風時回壓過快等因素。

2、穿孔刷漏：發生在煤粉高爐噴煤槍的任意部位。表現為：缺陷部位明顯是有里向外形成的，同時缺陷部位有沖刷形成的表象。其原因主要是高爐噴煤槍的質量問題（如：裂紋、、褶皺等）。如有焊接，而缺陷部位在焊縫周邊。其原因就有可能是由焊接缺陷造成的（如：焊接錯位、焊縫內部結瘤、焊縫自身缺陷等）。

3、頭部“開花”：發生在高爐噴煤槍的前端。窗口處明顯可以看到煤粉散噴。這種情況大部分是由于插槍過深造成的。插槍位置是由風口、直吹管結構以及高爐噴煤槍結構和自身爐況所決定的。插槍過深容易造成高爐噴煤槍頭部燒損“開花”，插槍過淺又會導致沖刷燒壞風口小套。所以必須選擇合理的插槍位置。當然，高爐噴煤槍特別是頭部材料的選擇也是非常關鍵的。抗高溫氧化性能越高，耐磨性能越好的材料同樣操作狀況下，缺陷產生就會滯后，也有可能在一個周期內不會明顯出現。

高爐噴煤槍材質和噴口形狀的改進

(1)對于高爐噴煤槍的材質，應重點提高高爐噴煤槍前段的抗高溫氧化性能，而對高爐噴煤槍內襯金屬陶瓷不持肯定態度，因為陶瓷雖然能提高的某些性能，但其導熱性能差，使高爐噴煤槍外殼所受噴吹流體的冷卻作用減弱，致其在高溫熱風中的氧化加快而同樣影響其使用壽命。筆者認為高爐噴煤槍外涂耐氧化的高溫涂料倒是可取的。

(1)對于高爐噴煤槍的噴口形狀，可以采用多口多流噴嘴以使煤粉流地占據風口截面，但同時應盡量不減少噴流在噴口的流通截面積，以免噴口的噴吹流速過高而易于磨蝕風口。