【事故案例】两起高炉炉缸烧穿事故案例警示

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【事故案例】两起高炉炉缸烧穿事故案例警示
2017-02-17
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案例一：某钢厂炼铁炉缸烧穿事故

一、事故经过：

2014年8月25日20：30左右，某钢厂新3高炉处于正常生产状态，炉内各操作参数全部正常，炉前2＃铁口执行出铁作业末期，突然在4＃铁口炉台下方炉缸区域出现异常响声并伴有火光，高炉值班工长立即组织现场人员撤离并迅速减风到零（休风），同时通知火警及上报事故。

20余辆消防车辆于报警后陆续到达，对现场起火区域灭火，由于现场火势较大，于次日5：40分左右才将现场明火扑灭，事故造成一人窒息死亡。

确认：4＃铁口下方炉缸烧穿，大量渣铁和炙热的炉料（焦炭、矿石）喷出，现场烧损严重（新3高炉本体电缆、煤粉喷吹总线电缆、新2高炉电源电缆、计量仪表电缆、出铁场天棚、4＃炉前炮、开口机、东场及北场炉前吊车、炉前休息室、电梯等烧损。）

二、事故原因：

1、炉缸冷却强度不够。

设计炉缸冷却循环水量1248m3/h，由于水量少，导致冷却强度偏低，不能将热量及时传递出去，造成内部炭砖出现异常侵蚀。此时二段水温差经常在1.5℃左右，对应的热流强度在24KW/m2，按照某钢厂院的设计思路，老区新建2580高炉（7、新4、新5）炉缸冷却水量都大于3700m3/h。另一方面，环炭设计成高导热的UCAR炭砖，更加显现冷却水量不足，炉内传递出来的大量热量无法排走的弊端。

2、炉缸部位相应温度检测点检测设置偏少，操作人员无法判断异常侵蚀情况。

炉缸6层冷却壁未设计水温差检测装置，导致局部热流强度过大时，高炉操作人员无法掌握。炉缸环炭区域只设计了7层环炭温度检测，尤其在二段部位，只在四个方向安装了8点温度检测，且都不在侵蚀最严重的铁口下方，导致无法掌握该部位的侵蚀情况，导致炭砖侵蚀殆尽并最终烧穿。

3、炉缸耐材设计成陶瓷杯＋UCAR小块环炭的形式不合理。

高炉炉缸陶瓷杯耐火材料具有较高的强度与抗渣铁侵蚀性能，导热性较差，有较大的膨胀系数，在炉缸起的作用是保热。而小块碳砖导热性非常好，主要是通过冷却系统的热量传递，在表面形成1150℃的铁水凝固线来保护小块碳砖，由于很难精确地考虑到陶瓷杯砌体膨胀量与陶瓷杯破损时间，就有可能在高炉开炉不久产生的膨胀力使陶瓷杯砌体迅速损坏或对小块碳砖产生挤压性破坏；小块碳砖施工要求留有适当砖缝，其中的浆料炭质焦泥的固结温度大于400℃，因陶瓷杯砌体的存在，开炉后不能很好的进行加热固化，呈流态，当陶瓷杯破裂后，铁水容易进入砖缝，甚至出现漂移。

三、预防和改进措施：

（一）增加炉缸部位冷却强度

由于设计冷却强度低，为维护炉缸安全，千方百计提高炉缸冷却强度。

1、原设计闭路水泵工作2用2备，先期改为3用1备，炉缸冷却水量由1200m3/h增加到1500m3/h。

2、在线生产期间对闭路水泵、炉缸供水管线增容改造。水泵流量由2700m3/h增容到3200m3/h，并新增2条炉缸供水管线，使炉缸冷却水量增加到2900-3000m3/h左右。

3、对铁口下方热流强度较高的冷却壁预留高压工业水支管（1.6MPa）。

4、铁口区域下方炉皮喷淋水冷却。

（二）利用检修机会压浆

由于砌筑或生产过程中的热膨胀现象，会在炉皮与冷却壁间以及冷却壁与炉缸炭砖之间产生气塞，尤其在冷却壁与炭砖之间的气塞，会严重降低冷却效率，致使炭砖热面外扩，熔蚀加快。换角度说：只有消除气塞，冷却系统才会发生作用，将热量传递出来，利于炉缸内形成渣铁保护层，促进炉缸的安全长寿。

利用检修停炉机会，在炉缸区域冷却壁之间炉皮开孔（￠15-20mm，孔深到达炭砖面），用压浆机将炭质泥浆压入。

（三）采用钒钛矿护炉

采用钒钛矿护炉主要是生成高熔点的Ti-C和TiN，沉积在炉缸区域，进而保护炭砖，减少侵蚀。某钢厂主要采用天然钒钛矿、钒钛球团、冷固结钒钛球团三种原料，具体使用视资源和价格因素综合考虑。

（四）加强检测

加强对炉缸炭砖温度、炉缸各部位水温差的检测，给操作者提供更多的基础数据，对及时采取应对措施，避免各种炉缸事故的发生无疑是必要也是必须的。对新三高炉进行超声波-回波监测，是采用应力波无损检测方法监测炉况。沿3号高炉周向布置20条线检测线每条检测线设定多达14个检测点。

（五）制定合理的事故控制预案

    1、严密监视炉缸部位水量、水温差、炭砖温度、壁体温度变化，出现异常要及时掌握。

    2、控制参数变化逐级汇报并根据变化状态及时调整操作参数。

案例二：沙钢1#2500m3高炉炉缸烧穿事故

一、事故简介：

2010年8月20日晚20：08，沙钢1#2500m3高炉炉缸烧穿。烧穿位置在19#风口正下方（西铁口正上方是15#风口），与西铁口夹角51.43°；水平位置距铁口中心线1.6m；1和2层冷却壁之间。最终烧坏的冷却壁有1层25#、26#，2层23#、24#、25#。破损孔洞呈椭圆形，横向约700mm，纵向约500mm。

烧穿后当即休风。从炉内流出渣铁约350t，并喷出焦炭。喷出物在炉台引起大火，烧坏电缆等设备，幸无人员受伤。

烧穿前，东铁口于20：06打开，流铁约100t。

烧穿时，正常料线，休风后料线约8m，向烧穿方向倾斜。

二、事故前护炉措施：

1、2009年8月加拿大HATCH公司对1#高炉进行无损检测，报告称炉缸炭砖最薄部位厚653mm；

2、2009年12月开始护炉措施；

3、使用V-Ti球，控制【Ti】=0.1-0.15%；

4、【Si】从0.3-0.35%提高到0.4-0.45%；【S】≤0.03%；

5、适当控制冶强，日产量从6400t降到6100-6200t；

6、软水进水温度从40℃降到36℃；

7、2010年5月安装在线水温监测仪，自动监测1-3层冷却壁水温差；

8、8月16日西北部炉缸温度偏高，休风堵17#风口，并缩小20#风口面积；

9、8月16-20日向冷却壁热面压浆；

10、2010年2月开始加强铁口维护，铁口深度从2.8m增加到3.5m。

压浆情况：

1、1#高炉于2010年8月16日休风，在炉缸四周开压浆孔72个。其中冷却壁冷面24个，热面48个；

2、8月16-20日进行压浆，共压浆4.3t，压入料为CC—3B。压力平均20kg/cm2，瞬时超40kg/cm2；

3、在8月20日上午在压浆过程中，10：54，16~22#7个风口前全黑，同时风压从355Kpa突增至400Kpa，并在25#中套与大套间有焦油类物质流出。放风后发现，封口前堵塞物为焦粉掺加在焦炭间；

4、8月20日上午烧穿部位1-3段冷却壁水温差0.9℃；15：00逐步升至1.8℃，减风回落；20：00从1℃急升至5.8℃，于20：08烧穿。

水温差状况：

1、2009年8月炉底炉缸1-3段水温差有上升趋势。采取诸项护炉措施后基本正常；

2、2010年7月中旬二段22#温差0.7℃。8月初23#上升至1℃ ；24#、25#、26#0.8℃。按热流强度规定0.7℃为警戒值；0.9℃为警告值，1.2℃为事故值。

三、原因分析：

（一)远因分析

1#高炉设计寿命15年，实际使用6年5个月。寿命较短的原因：

（1）1#高炉是沙钢第1座大型高炉，投产初期缺乏经验，炉况不顺，事故频繁，经常用锰矿洗炉。加上炼钢事故多发，高炉频繁休风，04、05年休风率高达5-9%；

（2）04、05、08年由于操作制度不佳，焦炭质量低下等原因，风口大量破损。05年3月最严重时，一个班坏风口14个；08年因焦炭质量下降，3座高炉共坏风口400多个。大量水流入炉缸，对炭砖的破坏作用严重；

（3）长期Zn负荷高。08年前（含08年），片面理解循环经济， Zn负荷2-2.5kg/t，改善后仍达到1.3kg/t左右，炉衬上涨，中缸严重上翘，对炭砖寿命极不利；碱负荷偏高；

（4）铁口少。国内外很少2500m3等级高炉只有2个铁口。每个铁口流铁量较3个铁口增加50%（生产期间共出铁26404次，每个铁口13202次），增加了铁口周围炉衬的侵蚀速度；

（5）较多时间焦炭质量不佳，炉缸中心焦柱透液性低，加剧铁水环流对炉衬炭砖的侵蚀；

（6）铁口长期深度不足，据研究，对铁口两旁30-60°内的炭砖十分不利；

（7）水量不足，设计水量3200t/。扣除炉底冷却后，炉体冷却用水量只有2800t左右。较国内同类高炉低；

（8）设计产量630万t/年，09年产680万t，特别是2010年在护炉情况下，强度未减。

（二）近因分析
（1）09年10月HATCH公司无损检测结论，炉缸最薄处炭砖厚度仍＞600mm，有一定误导作用，对护炉力度、压浆决策起负面影响。         

（2）在炭砖过薄的情况下，热面压浆压力过高，疑将残砖推向炉内。这从压浆后7#风口全黑（估计所压浆料沿残砖内侧上到风口），在风口发黑后9小时烧穿以及烧穿口内大面积已无残存炭砖可以证明（如为熔损，破损口应呈喇叭形，不应大面积无砖）。

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