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我们准备生产高炉锰铁，请教一下一吨焦炭在高炉冶炼中产生多少立方煤气？
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更新时间: 08:09
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高炉铁口喷溅
进入高炉铁口的煤气通过不合理的铁口结构造成了铁口喷溅。
铁口区域的煤气泄漏主要集中在2个部位，一是铁口框与炉壳之间的联接部位；另一个是铁口通道的组合砖缝发生煤气泄漏。从炉衬结构特点看，煤气泄漏主要来源于冷却壁间缝隙、风口各套与风口组合砖之间缝隙、耐火砌体间缝隙、炉壳与冷却壁间的缝隙。具体如下：
1)冷却壁间缝隙。高炉冷却壁间缝隙采用碳化硅捣打料填充，间缝隙狭小，内宽外窄。外侧缝隙一般在20～30mm，内侧缝隙最大可至500mm，捣料施工非常困难。以往采用手工捣打，密实度难以保证，开炉后碳化硅捣打料干燥收缩，出现较大缝隙，形成煤气通道。
2)风口各套与风口组合砖之间缝隙。由于风口套为铜件，热膨胀系数大。高炉投入生产后，受温度影响，风口套及组合砖均会膨胀，为了保护设备，消除热应力，风口套与组合砖之间需要充填缓冲泥浆，施工过程的细节控制不好，就会成为高炉煤气泄漏的通道。
3)耐火砌体间缝隙。耐火砖之间需要用结合剂填充密封。如果灰浆不够饱满，砖缝就会超标，加之铁口通道所选用的耐材比较复杂，碳砖和刚玉砖组合在一起，由于材料性质的差异，也给铁口通道的密封带来很大困难。
4)炉壳与冷却壁间缝隙。在高炉砌筑时，炉壳与冷却壁之间的缝隙，原工艺是采用铁屑填充。由于这种施工方法费时费力，所以现工艺采用自流式耐火泥浆填充，烘炉期间采取压力灌浆，以增加密实度。灌浆料的性能选择不当或者施工方法不妥，均会造成冷却壁与炉壳间存在较多的缝隙，加上炉壳钢结构密封不严，常常会造成大量煤气泄漏。
由于上述原因所致，铁口通道的煤气泄漏会使铁水流出时发生喷溅，铁流不稳定影响出铁顺畅，进而影响到炉况顺行操作。
1、高炉铁口喷溅造成的危害：
（1）从出铁开始即有喷溅物,高炉的除尘效果不好。
（2）增加了炉前工人的劳动强度,在堵铁口作业时甚至出现抗炮现象,给高炉的操作带来隐患。
（3）由于喷溅,造成高炉渣铁出不净及堵不上铁口等事故,直接影响高炉顺行,
严重影响高炉产量,造成较大的经济损失。
图一 铁口孔道串煤气示意图
图二 高炉铁口出渣铁情况受力分析图
2、 影响出铁口工作的因素
（1）熔渣和铁水的冲刷。铁口打开以后，铁水和熔渣在炉内煤气压力和炉料有效质量本身静压力的作用下，以很快的速度流经铁口孔道，把铁口孔道里端冲刷成喇叭形。
（2）在风口循环区的作用下，炉缸中的液态渣铁面并不是水平的、平静的，因而沉浸在液态渣铁中靠近炉墙的焦炭也必然处于无规则的运动状态中，风口直径大，长度短，循环区越靠近炉墙，对这种“运动状态”的影响越大，特别是出铁时，动态的焦炭对炉墙的磨损作用更大。
（3）铁口孔道在出铁时被液态渣铁加热到很高的温度（1 450℃～1 550 ℃），由于受炮泥导热性能的影响，铁口孔道接触液态渣面的温度与铁口孔道里层温度相差较大，势必产生温差应力。铁口孔道的堵泥由于从里到外的温度不同，膨胀率不一样，这就使铁口深度不同的部位及泥包产生裂纹。
（4）煤气流对铁口的冲刷。出铁末期堵铁口之前，从铁口喷出大量的高温煤气
（1 600 ℃～1 800 ℃），有时夹杂着坚硬的焦炭同煤气流一道喷出，剧烈磨损铁口孔道和铁口泥包。
（5）熔渣对铁口的化学侵蚀。炮泥中黏土的主要成分为酸性氧化物（Al2O3和
，在冶炼制钢铁时，炉渣碱度一般为 1.10～1.20，在一定的温度条件下，SiO2）
炉渣中的CaO与
堵泥中的SiO2和Al2O3 发生化学作用生成低熔点物质（也就是被炉渣熔解）。炉渣的碱度高、流动性好时，这种化学作用就强。因而使铁口泥包缩小，铁口孔道扩大。
3、维护好铁口的主要措施
（1）维持合理的铁口深度。铁口深度是指铁口外壳至泥包的实际厚度，合理的铁口深度一般是炉缸原内衬加炉壳厚度的 1.2倍～1.5 倍。高炉有效容积越大，铁口就越深。不同容积高炉对铁口深度要求也不同（见表 1）。
表 1 铁口深度与高炉有效容积的关系
铁口过深或过浅都容易造成高炉出不净渣铁、憋风，不仅影响生产协调组织，而且还会导致一系列不安全因素的增加，极易诱发一些安全事故。因此，维护合理的铁口深度，提高铁口合格率（铁口深度合格次数与实际出铁次数之比），是出净渣铁的有效保障。
（2）按时出净渣铁，全风堵铁口。要按时出净渣铁，首先要正点配好渣铁罐，同时按操作规程开好铁口。根据炉温、铁口深浅来选择开铁口眼的大小，以保证渣铁在规定时间平稳顺畅地出净。只有渣铁出净后，铁口前才有焦炭柱存在，炮泥才能在铁口前形成泥包。全风堵铁口时，炉内具有一定的压力，打进的炮泥才能被硬壳挡住向四周延展，均匀地分布在铁口内四周炉墙上，形成坚固的泥包。反之，若渣铁出不净，即使全风堵口，由于铁口前存在大
量液态渣铁，打入的炮泥被渣铁漂浮四散，不但形不成泥包，而且铁口孔道里端形成的喇叭口也弥补不上，只是封住了喇叭口往外的铁口孔道，使铁口深度下降。
（3）勤放上渣。多放上渣，减少下渣量，可以减少炉渣对铁口的机械磨损和化学侵蚀。近几年中小型高炉在强化冶炼后，日出铁次数在 15 次～16 次，有的增加到了 18 次，并取消了放上渣工艺，大量的渣铁都要从铁口排出，因此维护好铁口尤为重要。
（4）严禁潮铁口出铁。造成铁口潮的原因较多（如冷却设备损坏后漏水或炮泥自身质量不好），当钻铁口时发现潮湿或者有水，一定要彻底烤干后再出铁，禁止在铁口潮湿或有水的状态下出铁。潮铁口出铁时，铁水接触潮泥后发生打“火箭炮”的现象，潮泥和铁水一起从铁口喷出，铁口孔道迅速扩大，发生“跑大流”事故。如果铁口内有水，铁水和水接触后发生爆炸，不仅使铁口孔道遭到严重破坏，有时还会发生铁口区冷却壁烧坏的恶性事故。
（5）打泥数量适当并稳定。铁口维护主要靠堵铁口时打入的炮泥形成泥包后所起到的保护作用。在正常情况下，打泥量要保持相对稳定。打泥量不足时，不但不能弥补出铁时铁口泥包的损耗，而且连正常的铁口深度也保持不住；打泥量过多时，往往使形成的泥包深入铁水中，深入铁水中的部分，很容易断裂，断裂后反而使铁口深度下降。有时还造成铁口深度难以准确掌握或者铁口潮，使下次出铁时铁口不好处理。
（6）保持正常的铁口角度。铁口角度是指出铁时铁口孔道的中心线与水平面间的夹角。固定铁口角度操作十分重要，现代高炉死铁层较深，出铁口由一套组合砖砌筑，铁口孔道固定不便。在日常生产中三班一定要统一按固定角度开出铁口，不得任意改变。如果任意改变铁口角度，不仅破坏了铁口区域的组合砖，而且泥包中已经固定下来的孔道遭到破坏，使泥包强度降低，造成泥包崩坏。
（7）稳定炉内操作。高炉炉温和碱度波动过大，炉缸炉墙的渣皮经常受到破坏，渣铁直接侵蚀砖衬，使炉墙很快变薄，铁口不好维护。渣皮脱落后，铁口泥包暴露在炉墙上，它直接受到渣铁的冲刷和焦炭的磨损，泥包极易断裂，铁口显著变浅，造成铁口工作失常。（8）提高炮泥质量。要求炮泥具有一定的可塑性，还必须抗渣铁冲刷、侵蚀和具有一定的高温结构强度。炮泥质量差，很容易被渣铁侵蚀破坏，铁口眼变大、变浅，突然来大流。一些高炉因
炮泥质量差，曾多次发生炉前事故。因此，提高炮泥质量是维护好铁口的一个关键环节。有水炮泥改为无水炮泥是一次炮泥质量的飞跃。但是随着高炉冶炼的不
断强化和炉容的逐步扩大，对现代化大型高炉，普通的无水炮泥已不能满足正常生产时维护铁口的需要，因此，炮
泥的配比也在不断改进，质量也在逐渐提高。
（9）保持适宜的铁口直径。铁口孔道直径变化直接影响到渣铁流速，孔径过大易造成流量过大，引起渣铁溢出主沟（非贮铁式主沟）或下渣带铁等事故。另外，由于过早地结束出铁工序，造成下一次铁的时间间隔延长，也影响炉况的稳定。铁口直径的大小与高炉容积大小、冶炼生铁的品种、炉顶压力高低、铁口深度等很多因素有关，一般小高炉的铁口直径为 30 mm～40 mm，中型高炉铁口直径为 50 mm～60 mm，大型高炉为 60 mm～80 mm；炉顶
压力高时铁口直径应小些，炉顶压力低时铁口直径应大些；冶炼铸造铁时铁口直径应大些，冶炼炼钢铁时铁口直径应小些；当铁口过深或炉温较低，渣铁流动性不佳时，应扩大铁口直径。相反，铁口浅或炉温高及渣铁流动性好时则要缩小铁口直径。表 2 为不同顶压、铁种选用开口机钻头直径的参考值。
（10）选择合理的钻杆钻头。开口机的钻杆钻头匹配是有严格要求的。钻头过大钻杆过细，钻杆的抗震效果差，钻削过程中进尺缓慢，对孔道的损坏比较大，孔道比实际钻头直径要大 6mm～10 mm。钻头小而钻杆粗，排屑效果差，易造成卡钻、闷钻，结成灰铁瘤，影响进尺、退钻，甚至出现掉钻现象。因此，选择合理的钻杆钻头十分重要。钻杆、钻头的配置见表 3。
（11）操作管理。设备管理固然重要，人员的管理尤其是操作、检修人员的管理更加重要。为此，应采取多种措施提高操作人员的操作水平、检修技术水平，制定详细的设备三大操作规程，实行包机到人制，落实严格的考核制度和交接班制度，使每个相关人员都能重视设备管理，自觉执行各项管理制度。
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