高炉出铁沟运维方法及出铁沟

摘要

本申请提供一种高炉出铁沟运维方法及出铁沟。高炉出铁沟运维方法包括以下步骤：确定出出铁沟的单次极限通铁量t

说明书

技术领域

本申请涉及冶金炼铁技术及设备领域，具体而言，涉及一种高炉出铁沟运维方法及出铁沟。

背景技术

高炉出铁沟是高炉出铁必不可少的通道，作为炼铁生产工艺中的重要设施，确保出铁沟系统的安全可靠，是保证高炉正常冶炼的前提条件。高炉出铁沟使用过程中的不确定因素较多，出铁沟系统的耐材施工主要以渣铁的实际状况为基准，为保证出铁沟能够正常出铁，每个通渣铁周期休止后，各出铁沟系统需要轮流进行修理维护。

在出铁沟系统中，熔渣与下面的铁水相比，熔渣比重小、温度高，靠近熔渣线液面表面处的耐材易受波动、易氧化，熔损较大。熔渣与铁水液面交界处的渣铁线耐材受铁水和熔渣的双重冲刷、侵蚀，熔损较大。此外，铁水处对近铁水线上表面处侵蚀熔损大。由此可以得出，出铁沟在使用时的熔损部位主要集中在侧壁的渣线、铁水线及渣铁线上，而铁线下部及沟体底部相对来说熔损要慢得多。

现有技术中，出铁沟的侧壁熔损较大时，一般会对出铁沟的耐材进行解体大修，导致侧壁铁线下部及出铁沟的沟体底部的多余耐材厚度无法得到有效利用，造成耐材的浪费，增加维护修理量，缩短出铁沟的通铁量及使用寿命。

因此，如何使出铁沟的耐材得到充分利用，降低耐材损耗，延长出铁沟的使用寿命，成为业内研究的热点。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种高炉出铁沟运维方法，其能够使出铁沟的耐材得到充分利用，降低耐材损耗，延长出铁沟的使用寿命。

本申请实施例的第二目的还在于提供一种使用上述高炉出铁沟运维方法进行修整的出铁沟。

第一方面，提供了一种高炉出铁沟运维方法，包括以下步骤：

确定出出铁沟的单次极限通铁量t

在一种可实施的方案中，在检测到单次实际通铁量小于单次极限通铁量t

对出铁沟进行不停机检测，得到出铁沟不停机检测的实际值；将不停机检测的实际值与报警阈值α

在一种可实施的方案中，单次极限通铁量t

在一种可实施的方案中，报警阈值α

在一种可实施的方案中，出铁沟的运维方式包括对工作层的修补和对工作层的解体重筑。

在一种可实施的方案中，确定出出铁沟的运维方式包括以下步骤：

根据第n次放残铁检测结果确定出出铁沟工作层的实际残存厚度和实际熔损速率；将实际残存厚度和实际熔损速率分别与残存厚度阈值和熔损速率阈值比较；在实际残存厚度小于残存厚度阈值且实际熔损速率小于熔损速率阈值时，对出铁沟的工作层进行修补；在实际残存厚度大于残存厚度阈值和/或实际熔损速率大于熔损速率阈值时，对出铁沟的工作层进行解体重筑。

在一种可实施的方案中，在根据第n次放残铁检测结果确定出出铁沟工作层的实际残存厚度和实际熔损速率之前还包括：

判断放残铁检测的次数是否到达上限N；在放残铁检测的次数达到上限N时，第N+1次放残铁后对出铁沟的工作层进行解体重筑。

在一种可实施的方案中，在放残铁检测的次数小于等于N时，还包括以下步骤：

实时监测出铁沟的实际总通铁量，判断实际总通铁量是否大于等于极限总通铁量t

在一种可实施的方案中，解体重筑包括对出铁沟全部工作层的解体重筑和部分工作层的解体重筑。

在一种可实施的方案中，解体重筑包括对工作层厚度进行完全去除的解体方式和对工作层厚度进行部分去除的解体方式。

在一种可实施的方案中，解体重筑包括以下步骤：

将出铁钩需要运维的工作层进行解体和清理；制作与出铁沟的工作层形状和尺寸对应的模具；在解体后的出铁沟内部表面上方预定距离处安装模具，在解体后的出铁沟内部表面与模具之间浇注浇注料，待浇注料干燥成型后取出模具；对成型脱模后的浇注料进行烘烤，形成解体重筑的出铁沟的工作层。

在一种可实施的方案中，第n次放残铁检测的实际熔损速率的计算方法如下：

S

在一种可实施的方案中，对出铁沟的工作层进行运维前，还包括制作出铁沟；

制作出铁沟包括以下步骤：制作出铁沟的永久层；制作与出铁沟形状和尺寸对应的模具；在出铁沟的永久层上方预定距离处安装模具，在永久层与模具之间浇注浇注料，待浇注料干燥成型后取出模具；对成型脱模后的浇注料进行烘烤，形成工作层。

在一种可实施的方案中，制作出铁沟的永久层包括以下步骤：

制作钢壳层；在钢壳层的内部表面布置陶瓷隔热纤维，形成与钢壳层紧密贴合的陶瓷隔热纤维层；在陶瓷隔热纤维层的内部表面布置具有预定厚度的预制件层，预制件层、陶瓷隔热纤维层和钢壳层共同构成出铁沟的永久层。

根据本申请的第二方面，还提供了一种出铁沟，出铁沟为利用权上述技术方案中的高炉出铁沟运维方法进行修整的出铁沟。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

1.本申请通过设立单次极限通铁量t

2.本申请通过对出铁沟放残铁后进行检测，可以获得出铁沟的熔损程度、熔损速率等，通过这些参数可以对出铁沟易熔损的侧壁部位进行及时的维护，维护后的出铁沟可以继续通铁，同时铁水线下部和沟体底部的耐材也可以继续消耗利用，使得沟体耐材得到有效利用。

3.本申请通过设定单次极限通铁量t

4.本申请综合单次极限通铁量t

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为根据本申请实施例示出的一种高炉出铁沟运维方法的流程图；

图2为根据本申请实施例示出的一种判断何时进行放残铁检测的流程图；

图3为根据本申请实施例示出的一种确定出出铁沟运维方式的流程图；

图4为根据本申请实施例示出的一种出铁沟的俯视图；

图5为根据本申请实施例示出的一种出铁沟的侧视图；

图6为根据图4和5示出的出铁沟主沟段的横截面示意图。

图中：10、出铁沟；11、主沟接头段；12、主沟段；13、铁沟段；14、排渣口段；15、排铁口段；16、残铁口段；17、小井段；18、渣铁分离器；20、永久层；21、钢壳层；22、陶瓷隔热纤维层；23、预制件层；30、工作层；40、沟沿板。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

现有出铁沟的熔损部位主要集中在渣线、渣铁线和铁水线上，即出铁沟的熔损主要集中在侧壁，而侧壁铁线以下及构体底部的熔损要慢得多。侧壁发生严重熔损时，为了出铁沟继续工作，也为了保证生产安全，须对出铁沟进行解体大修，此时铁水线下部及沟体底部的耐材残留较多耐材厚度，解体大修会严重浪费这些部位的耐材。本申请发明人创造性地改变当前出铁沟的运维判断方法及运维实施方法，能够有效降低耐材的损耗，延长出铁沟的使用寿命。

根据本申请的第一方面，首先提供一种高炉出铁沟运维方法。参见图1，该方法包括如下步骤：

S10：确定出出铁沟的单次极限通铁量t

在一种实施方案中，单次极限通铁量t

S20：检测到单次实际通铁量大于等于单次极限通铁量t

本申请通过设立单次极限通铁量t

参见图2，在检测到单次实际通铁量小于单次极限通铁量t

S21：对出铁沟进行不停机检测，得到出铁沟不停机检测的实际值。

在一种实施方案中，不停机检测是指在出铁沟正常工作中，通过观察法记录出铁沟熔损时铁水中的冒泡情况，或者采用钢钎测量法对出铁沟进行插入式的点检以获取出铁沟的残存厚度。对观察法和/或钢钎测量法获得的熔损情况，形成熔损百分比、熔损点检合格率等参数，并将这些参数作为不停机检测的实际值。通过这些定量的参数对出铁沟不停机状态的熔损情况进行一种定量的熔损判断，从而为后续需不需要放残铁并进行具体检测提供有力的参考依据。

S22：将不停机检测的实际值与报警阈值α

在一种实施方案中，报警阈值α

在一种实施方案中，报警阈值α

需要说明的是，引入单次极限通铁量t

S30：根据第n次放残铁检测获得的结果确定出出铁沟的运维方式。

在一种实施方案中，出铁沟的运维方式包括对工作层的修补和对工作层的解体重筑。两种方式相互结合可有效降低耐材的损耗，节约耐材。

在一种实施方案中，修补包括对出铁沟的工作层进行喷涂修补和热修补。喷涂修补一般适用于熔损位置相对较大较深，但仍在熔损合理范围内，一般使用喷补机进行修复作业。热修补一般适用于轻微熔损修补，其一般使用修补块、修补贴等形式进行贴附式的修补。两种不同的修补方式相结合实现耐材的节约和充分利用。

在一种实施方案中，解体重筑包括对出铁沟全部工作层的解体重筑和部分工作层的解体重筑。上述方式是针对出铁沟不同位置熔损情况不同进行设定。出铁沟根据铁水流动方向可细分为主沟接头段、主沟段、铁沟段、排渣口段、排铁口段、残铁口段、小井段、渣铁分离器等区段。其中某一个或者某几个区段的工作层需要解体重筑，其它区段只需要修补即可，或者全部区段熔损严重，所有区段的工作层都需要解体重筑。此处灵活配置不同的解体重筑方式，可有效降低耐材的使用量，降低耐材损耗，使耐材得到有效利用。

在一种实施方案中，解体重筑包括对工作层厚度进行完全去除的解体方式和对工作层厚度进行部分去除的解体方式。上述方式是针对出铁沟某一区段进行解体重筑进行设定。其中，可以设定，如果某一区段百分之五十及以上的面积都达到熔损厚度极限，可将此区段的工作层的厚度全部解体去除后重筑，如此可保证重筑后得工作层有较好的性能。如果某一区段百分之五十以下甚至更小的面积达到熔损厚度极限，可将此区段的工作层的厚度解体50％去除后重筑，如此可将残余耐材有效利用。采用完全去除和部分去除相结合的方式，使工作层的解体重筑方法得到进一步的优化，不仅仅能保证解体重筑后的工作层达到施工标准，还能对残余耐材进一步利用。此处并不对熔损百分比和解体厚度百分比做具体限定，根据不同的出铁沟或者根据出铁沟不同的区段的工作层情况设置不同的百分比都落入本申请的保护范围。

由以上技术方案可知，本申请的技术方案通过设定单次极限通铁量t

参见图3，确定出出铁沟的运维方式包括以下步骤：

S31：根据第n次放残铁检测结果确定出出铁沟工作层的实际残存厚度和实际熔损速率。

在一种实施方案中，第n次放残铁检测的所述实际熔损速率的计算方法如下：

S

S32：将实际残存厚度和实际熔损速率分别与残存厚度阈值和熔损速率阈值比较。

需要说明的是，现有技术中，对于判断工作层的运维方式，多数只参考残存厚度，当工作层残存厚度小于设定的残存厚度，就进行修补或者解体重筑，此种方式或者参考依据存在较大的片面性。而本申请的技术方案中，发明人发现工作层某些位置残存厚度较大时，但是却已经表现出较快的熔损速率，需要进行解体重筑的操作，若不解体重筑，因为较快的熔损速率，铁水或者熔渣很容易烧穿工作层，造成出铁沟更严重的破坏。因此，发明人设定残存厚度阈值和熔损速率阈值进行双重条件判断，从而防止单纯依靠残存厚度进行判断引起的判断失误。

S33：在实际残存厚度小于所述残存厚度阈值且实际熔损速率小于所述熔损速率阈值时，对出铁沟的工作层进行修补。

需要说明的是，实际残存厚度小于所述残存厚度阈值和实际熔损速率小于所述熔损速率阈值的双重条件判断，确保进行修补的运维方式是正确的选择。若是进行喷涂修补，一般需使用喷补机作业，喷补机需设定或者选择用合适的喷补压力、水量、吐出量等，喷涂基准需注意合适的的喷补时间、喷补顺序、喷补厚度等。喷涂修补和热修补时，一般修复到工作层的初始厚度。喷涂修补和热修补后，实现出铁沟的再次通铁，增加了通铁量，提高出铁沟单次沟龄的总通铁量，从而降低出铁沟的重筑次数，降低耐材损耗。

S34：在实际残存厚度大于残存厚度阈值和/或实际熔损速率大于熔损速率阈值时，对出铁沟的工作层进行解体重筑。

需要说明的是，实际残存厚度大于残存厚度阈值和实际熔损速率大于熔损速率阈值任一条件不满足，必须对该区段进行解体重筑，有效保证解体重筑时出铁沟不会发生烧穿工作层的情况。

在一种实施方案中，在根据第n次放残铁检测结果确定出出铁沟工作层的实际残存厚度和实际熔损速率之前还包括：

判断放残铁检测的次数是否到达上限N；

在放残铁检测的次数达到上限N时，第N+1次放残铁后对所述出铁沟的工作层进行解体重筑。

需要说明的是，残存厚度阈值和熔损速率阈值是对出铁沟放残铁检测后得到的结果，但是出铁沟放残铁检测，并进行修补的维护方式不能无限制的进行下去。出铁沟在多次修补后，其耐受熔损的能力会大大下降，但是残存厚度和熔损速率并不能绝对完全的表现其熔损极限。因此，设定放残铁检测的次数上限N可以有效降低残存厚度阈值和熔损速率阈值作为判断条件的不足。一般N的取值在3至8次之间，但是根据不同规模的出铁沟，其取值可以不同，此处对于N的取值不做限定。

在一种实施方案中，在放残铁检测的次数小于等于N时，还包括以下步骤：

实时监测出铁沟的实际总通铁量，判断实际总通铁量是否大于等于极限总通铁量t

若实际总通铁量大于等于极限总通铁量t

需要说明的是，极限总通铁量t

在一种实施方式中，解体重筑包括以下步骤：

将出铁钩需要运维的工作层进行解体和清理。出铁沟冷却后，将出铁沟周围的渣铁清理干净。使用解体机将出铁沟的沟体(包括沟底)解体，将发白、氧化发白和解体过程中产生开裂的老料全部清理干净。使用除尘设备，沟内喷洒少许冷却水，用高压风管吹扫沟体，清出沟内残渣，吹扫清理完成后须确认各接头底部无裂缝、残铁，保证老料表面无积尘和积渣。

制作与出铁沟的工作层形状和尺寸对应的模具。根据出铁沟主沟接头段、主沟段、铁沟段、排渣口段、排铁口段、残铁口段、小井段和渣铁分离器等位置的工作层的不同形状制作相适应的模具。

在解体后的出铁沟内部表面上方预定距离处安装模具，在解体后的出铁沟内部表面与模具之间浇注浇注料，待浇注料干燥成型后取出模具。

在一种实施方案中，进行模具安装前对模具清扫和涂油，优先装主沟接头段的模板，再依次装主沟前半段和后半段的模板、通道及小井模板等。可使用PVM-500型搅拌机搅拌浇注料，将搅拌机安装在主沟模具的轨道上，调节搅拌机让搅拌的浇注料由搅拌机的驱动装置运送到出铁沟模具的各处。

在一种实施方案中，搅拌浇注料时要严格控制加水量。特大型高炉出铁沟10的浇注料的水的配比例一般为4.5～6％，浇注料搅拌时间保证在3分钟以上，确保浇注料的流动性，防止沟浇注料浇注的不密实。浇注料搅拌时确保水料配比，搅拌好后让料均匀的从料口落入模具与预制件层中间，同时进行浇注后的振动，振动方式采用“三步式振动法”，即，一是振动间隔小于1米，二是振动深度不小于300mm，三是振动棒快进慢出，振动时间一般不超过30秒，防止轻质料上浮，影响浇注质量，来增强耐材密度。

在一种实施方案中，浇注时先浇注铁线后浇注渣线。例如特大型高炉出铁沟施工中，当铁线料施工离上沿400～500mm时，更换为渣线料，为避免铁线料与渣线料过分混合，此时在铁线料施工完后，稍停一段时间后再施工渣线料。

在一种实施方案中，出铁沟的全线沟浇注料浇注完成后，确保养护一段时间，一般为24小时。养护结束，将所有的焊接物拆除，同时拆除模具。移除模具后，对沟体进行点检，若发现龟裂、剥落等异常情况，可进行修补操作。

需要说明的是，渣线与铁线的浇注料配比不同，根据不同沟大小和结构合理确定配比。一般渣线主要耐受熔渣熔损，因此Al

对成型脱模后的浇注料进行烘烤，形成解体重筑的出铁沟的工作层。出铁沟根据位置的不同采用不同的烘烤设备。例如，在主沟段使用专用的多孔燃烧器，烘烤时可盖上波纹板，波纹板之间可预留一定缝隙，便于水蒸气散发。由于小井段处的形状不同，根据其结构，采用管式喷嘴燃烧器，进行相应的烘烤。还要对烘烤温度进行控制，调节烘烤温度，实现弱火烘烤、中火烘烤和强火烘烤，进而达到高炉出铁沟的生产需求。

参见图4至图6，在一种实施方案中，对出铁沟10的工作层30进行运维前，还包括制作出铁沟10。制作出铁沟10包括以下步骤：

制作出铁沟10的永久层20。制作与出铁沟10形状和尺寸对应的模具。在出铁沟10的永久层20上方预定距离处安装模具，在永久层20与模具之间浇注浇注料，待浇注料干燥成型后取出模具。对成型脱模后的浇注料进行烘烤，形成工作层30。除制作出铁沟10的永久层20的步骤外，其它步骤与上述解体重筑中浇筑工作层30的步骤保持一致。

在一种实施方案中，如图6所示，在预制件层23与模具之间浇注浇注料时，同时将出铁沟10的沟沿板40浇注在内。上述措施使得工作层30延伸到沟体的沟帮边沿，使耐材可以保护到外部的钢壳层21，即使出铁沟10溅溢出渣铁，也无法烧损钢壳层21，从而对钢壳层21起到较好的保护作用。

在一种实施方案中，制作所述出铁沟10的永久层20包括以下步骤：

制作钢壳层21。在钢壳层21的内部表面布置陶瓷隔热纤维22，形成与钢壳层21紧密贴合的陶瓷隔热纤维层22。在陶瓷隔热纤维层22的内部表面布置具有预定厚度的预制件层23，预制件层23、陶瓷隔热纤维层22和钢壳层21共同构成所述出铁沟10的永久层20。

在一种实施方案中，陶瓷隔热纤维可使用Al

在一种实施方案中，陶瓷隔热纤维层22可使用有机粘合剂使陶瓷纤维形成薄板形织物，薄板形织物的纤维方向垂直于温度传递方向(热流方向)，具有更好的阻热隔热效果。陶瓷隔热纤维层22包括一层或多层薄板形织物，在使用多层薄板形织物时，使用层层敷贴的方式使多层薄板形织物组合在一起，形成多层垂直于热流的纤维层，进一步提高隔热保温效果。同时，多层薄板形织物的组合使陶瓷隔热纤维层22具有较好的柔性，从而使陶瓷隔热纤维层22具有良好的抗机械震动与冲击的能力，有效缓冲钢壳层21和预制件层23的热胀冷缩带来的体积变化。

在一种实施方案中，由薄板形织物形成的陶瓷隔热纤维层22的结构中，可以在靠近温度较高的预制件层23的一侧填充散装纤维和/或耐热水泥，进一步提高隔热能力。此外，多层薄板形织物使用栓杆铆接，一般在1222℃以下采用耐温金属栓杆，1223℃以上采用陶瓷质铆接件，采用陶瓷质铆接件还可防止因碳素沉积引起的纤维变质。

在一种实施方案中，将陶瓷隔热纤维与钢壳之间通过喷补粘结剂紧密贴合在一起，陶瓷隔热纤维层22的厚度随出铁沟10不同位置的温度大小而变化。例如，主沟接头段11位置的温度较高，此处的陶瓷隔热纤维层22可采用多层薄板形织物组合，来增加隔热效果。但是，不同位置不同厚度的陶瓷隔热纤维层22需要连接过渡平缓，没有异常凸起，以便于后续预制件层23的安装。

在一种实施方案中，预制件层23与陶瓷隔热纤维层22通过粘结剂贴合。

在一种实施方案中，预制件层23包括多个预制件，预制件安装到出铁沟10沿铁水流动方向分成的多个区段上，且预制件与其安装的区段的沟体形状相适配。根据出铁沟10主沟接头段11、主沟段12、铁沟段13、排渣口段14、排铁口段15、残铁口段16、小井段17等位置的永久层20的不同形状制作预制件，每个位置预制件可为一个或者多个拼接。参见图6，在主沟段12，预制件的截面形状为“U”形截面，因为主沟较长，可采用多块“U”形预制件拼接而成。排铁口段15的长度较小，且无异形结构，可采用一个整体的预制件。

在一种实施方案中，在相邻预制件之间的空隙内填充可抗拉抗缩的填充剂。预制件在受热膨胀时，填充剂可缓冲体积膨胀带来的作用力，减小预制件之间的相互挤压，保护预制件。预制件在降温体积收缩时，填充剂又可以受拉填充空隙。填充剂可使用受热耐材中添加一定比例的蛋白质材料和碳纤维材料制备而成，该种填充剂既具有耐材的受热和耐熔损功效，还具有蛋白质材料和碳纤维材料的抗拉抗缩功效，使预制件层23具有较好的抗膨胀和抗收缩功能。

根据本申请的第二方面，提供一种使用上述高炉出铁沟运维方法进行修整的出铁沟。出铁沟的一种结构可参见图4至图6，所述出铁沟10包括主沟接头段11、主沟段12、铁沟段13、排渣口段14、排铁口段15、残铁口段16、小井段17和渣铁分离器18，每个区段又包括永久层20和工作层30，出铁沟10的每个区段均包括永久层20和工作层30，永久层20包括依次相互贴合的钢壳层21、陶瓷隔热纤维层22和预制件层23，紧贴预制件层23的内表面为工作层30，在出铁沟10的沟帮边沿设置有沟沿板40，沟沿板40被工作层30覆盖。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。