曹鋒 楊軍昌

（首鋼長治鋼鐵有限公司）

作者：曹鋒，北京科技大學(xué)鋼鐵冶金專業(yè)畢業(yè)，大學(xué)本科，工程師，長鋼煉鐵廠廠長助理，從事煉鐵高爐長壽的研究，參與首鋼多項(xiàng)重大科研項(xiàng)目攻關(guān)，在煉鐵行業(yè)期刊發(fā)表數(shù)十篇學(xué)術(shù)論文。

摘要：本文是華西科技對首鋼長鋼8號高爐采用打水空料線停爐法對無冷區(qū)進(jìn)行熱態(tài)噴補(bǔ)造襯以及復(fù)風(fēng)過程進(jìn)行總結(jié)，整個過程實(shí)現(xiàn)安全、順利、快速、經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)。通過噴補(bǔ)造襯，高爐上部爐型近似于合理操作爐型，煤氣流分布趨于合理，為高爐長期穩(wěn)定順行優(yōu)化技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)創(chuàng)造了條件。

關(guān)鍵詞：降料面 停風(fēng) 噴補(bǔ)造襯 復(fù)風(fēng)

1.概述

首鋼長鋼8號高爐有效容積1080m3，2012年4月18日大修開產(chǎn)，至今已安全生產(chǎn)6年多。高爐爐身上部無冷區(qū)段溫度（高度2540mm）從2015年8月份開始呈上升趨勢，西南和正東方向爐皮溫度150℃左右，無冷區(qū)內(nèi)部耐材大面積侵蝕，高爐煤氣分布影響較高，指標(biāo)優(yōu)化受限。針對目前現(xiàn)狀，為確保高爐安全穩(wěn)定生產(chǎn)，2018年11月23日采用打水空料線法，將料面降至指定位置，對爐身上部爐墻進(jìn)行噴補(bǔ)造襯。休風(fēng)37小時后，24日開風(fēng)，26日爐況恢復(fù)正常，歷時36小時，實(shí)現(xiàn)了安全快速降料面，順利開爐、快速達(dá)產(chǎn)的目標(biāo)。

2.停風(fēng)

2.1停風(fēng)前的準(zhǔn)備；爐頂備1噸廢舊皮帶輪，30袋焦炭，20袋水渣，風(fēng)口平臺四角各備打水軟管1根（長度約15m）；J1皮帶側(cè)備水渣15t，鏟車一臺。

2.2停風(fēng)前爐況操作；

⑴降料面前兩天保證爐況穩(wěn)定順行，爐缸工作活躍。保持物理溫度1480—1500℃，[Si]=0.4—0.6%，爐渣堿度R=1.05—1.15倍。提前一天降低生礦比例至5%，停高鈦礦，適當(dāng)降低煤比。

⑵停風(fēng)料單。根據(jù)噴補(bǔ)位置，計(jì)劃空料線空間500m3，為確保休風(fēng)后凈焦到達(dá)爐腹部位，制定如下休風(fēng)料單，采取單環(huán)布料，布料角度25°。具體停風(fēng)料情況如表1所示。

表1 停風(fēng)料單

注：休風(fēng)料單中的爐料配比為：機(jī)燒：球團(tuán)：高硅塊礦。

2.3降料面操作

本次降料面從22日22：00時開始至23日04：30時休風(fēng)，共歷時6小時30分鐘。停風(fēng)后實(shí)際觀察，料面剛好露出第九段冷卻壁的凸臺上沿，實(shí)際測料面深度12m。整個降料面過程壓量關(guān)系適宜，未出現(xiàn)明顯爆震，未出現(xiàn)管道行程。

2.1爐頂溫度控制

本次降料面采用，下停風(fēng)料、爐頂打水、減風(fēng)相結(jié)合的方式控制爐頂溫度，盡量減少向爐內(nèi)的打水量[1]；整個過程綜合考慮料線、風(fēng)量、風(fēng)溫、打水量、爐頂設(shè)備承受能力等來控制頂溫在400℃左右。降料面期間爐頂溫度變化如圖1所示。

圖1爐頂溫度變化趨勢圖

爐頂煤氣成分控制

整個降料面過程中，每小時分析一次爐頂煤氣成分，重點(diǎn)對H2和O2含量進(jìn)行監(jiān)控，確認(rèn)爐頂煤氣中H2控制在6%以內(nèi)，O2含量控制在1%以內(nèi)。煤氣成分如表2：

表2降料面過程中爐頂煤氣成分控制表

2.3風(fēng)量、風(fēng)壓控制

降料面過程中風(fēng)量、風(fēng)壓的控制要兼顧多個方面，既要防止因風(fēng)量過大造成管道行程又要不影響降料面進(jìn)程，同時還要穩(wěn)定煤氣流，避免出現(xiàn)頂壓冒尖現(xiàn)象[2]，還要控制爐頂溫度，還要根據(jù)耗風(fēng)量計(jì)算料面深度。本次降料面過程中，累計(jì)消耗風(fēng)量81wm3。整個過程中未發(fā)生頂壓冒尖、懸料、管道行程，未發(fā)生爆震事故。降料面期間風(fēng)量、風(fēng)壓、頂壓變化情況如圖2所示。

圖

2降料面期間風(fēng)量、風(fēng)壓、頂壓變化情況

2.3停風(fēng)小結(jié)

⑴整個停風(fēng)降料面過程安全平穩(wěn)，未發(fā)生頂壓冒尖、懸料、管道行程，未發(fā)生爆震事故，爐頂煤氣成分在要求控制范圍。

⑵雷達(dá)料線故障，機(jī)械料線調(diào)整不到位，降料面過程中以體積預(yù)算、風(fēng)量消耗經(jīng)驗(yàn)判斷為主，沒有直接的數(shù)據(jù)顯示。致使實(shí)際料面位置比預(yù)計(jì)位置降低1.5m。由于實(shí)際料面位置比預(yù)計(jì)深，休風(fēng)料在爐內(nèi)的實(shí)際位置比預(yù)計(jì)位置低。預(yù)計(jì)降料面深度10.5m，空間體積500m3，累計(jì)消耗風(fēng)量78wm3，實(shí)際將料面深度12.0m，空間體積600m3，消耗風(fēng)量81wm3.停風(fēng)料位置變化，對高爐開風(fēng)后的復(fù)風(fēng)造成一定影響。

3.噴補(bǔ)

3.1噴補(bǔ)前爐型

在高爐停風(fēng)，考慮到料面較深，爐頂人孔少，短期內(nèi)爐內(nèi)煤氣量較大，休風(fēng)后先倒流2小時，爐頂保持通氮?dú)猓龠M(jìn)行爐頂點(diǎn)火。爐頂點(diǎn)火后，對爐內(nèi)觀察發(fā)現(xiàn)，整個無冷區(qū)圓周方向均有不同程度的侵蝕，侵蝕深度200-300mm，其中正東方向侵蝕最嚴(yán)重，局部有長約1200mm，高約500mm的深坑。

3.2噴補(bǔ)操作

本次噴補(bǔ)由河南華西科技集團(tuán)負(fù)責(zé)采用遙控?zé)釕B(tài)濕法噴涂工藝。噴補(bǔ)前對需噴補(bǔ)部位爐墻進(jìn)行高壓水沖洗，噴涂3小時后，向爐內(nèi)扔30袋焦炭，防止反彈料結(jié)實(shí)，噴補(bǔ)結(jié)束后，向爐內(nèi)扔皮帶輪、托輥約1t，防止噴補(bǔ)反彈料結(jié)殼。整個噴補(bǔ)過程用時約6小時，共用噴補(bǔ)料70t。目測反彈料約有2-3t,反彈率約在5%以下。噴補(bǔ)結(jié)束后高爐處于自然烘爐狀態(tài)。

3.3噴補(bǔ)小結(jié)

⑴噴補(bǔ)前預(yù)測爐墻侵蝕情況以均勻300mm厚度計(jì)算，考慮到無冷區(qū)恢復(fù)后要同下方平滑過渡所需，以及反彈料的影響，在計(jì)算時乘以1.5的系數(shù)，計(jì)算消耗為70t。實(shí)際噴涂時，當(dāng)所有坑洞補(bǔ)起后，正好將無冷區(qū)下方和上方過渡找平。計(jì)劃值與操作值基本一致。⑵爐頂點(diǎn)火后，按計(jì)劃應(yīng)在爐頂布水渣15t，水渣厚度100-150mm，降低爐頂溫度。但實(shí)際上由于爐頂布料溜槽不能動作，僅在25°角東北方向溜槽停止的位置，下進(jìn)去約1t水渣，把提前存放在爐頂?shù)?0袋水渣撒進(jìn)爐內(nèi)。沒有按計(jì)劃布水渣將爐頂溫度，只能自然通風(fēng)冷卻，致使噴涂時間延后2小時。

4．復(fù)風(fēng)

高爐于24日17：28時開風(fēng)，使用12個風(fēng)口送風(fēng)，開始恢復(fù)爐況。至26日07：30時，通過大家共同努力，歷時36小時58分鐘后，高爐爐況恢復(fù)正常。

4.1復(fù)風(fēng)料安排

復(fù)風(fēng)料的制定，要保證有足夠的熱量和良好的爐渣流動性，料單1和2中含硅量按2.5%，爐渣堿度按1.0設(shè)定。高爐復(fù)風(fēng)前，裝料體積約100m3，后高爐開風(fēng)，實(shí)施帶風(fēng)裝料，具體裝爐料料單如下表。

表3裝爐料料單

注：復(fù)風(fēng)料單中的爐料配比為：機(jī)燒：球團(tuán)：高硅礦。

4.2復(fù)風(fēng)操作

經(jīng)確認(rèn)到位后，高爐堵6#、7#、8#、9#、10#、11#、12#、13#共8個風(fēng)口，使用余下12個風(fēng)口送風(fēng)，送風(fēng)面積為0.1329m2，風(fēng)量1000m3/min，風(fēng)壓98kpa，風(fēng)溫700℃，頂溫30℃，標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速125m/s。由于高爐不接受風(fēng)量，風(fēng)量逐漸減小，風(fēng)壓逐漸上升，料尺不動。20：15時放風(fēng)坐料，回風(fēng)后，風(fēng)量950m3/min，風(fēng)壓84kpa，仍然表現(xiàn)為憋風(fēng)，料尺仍然不動，21：56時再次坐料，本次坐料效果較好，高爐進(jìn)風(fēng)平穩(wěn)，23：56時引煤氣，爐況開始逐步恢復(fù)。25日06：20時捅開6#風(fēng)口，使用風(fēng)量1700m3/min；07：50時捅開7#風(fēng)口，使用風(fēng)量1800m3/min；11：00時捅開13#風(fēng)口，使用風(fēng)量2000m3/min；14：30時開始富氧、噴煤；16：10時捅開12#風(fēng)口，使用風(fēng)量2000m3/min；18:35時使用南鐵口出渣鐵，開鐵口后發(fā)現(xiàn)南鐵口上方的14#風(fēng)口漏水，連續(xù)使用南場再出一爐鐵后，于22:00-23:50時休風(fēng)更換，休風(fēng)過程中捅開8#風(fēng)口。開風(fēng)后繼續(xù)恢復(fù)爐況，26日05：05時捅開9#風(fēng)口，使用風(fēng)量2500m3/min；08：05時捅開10#風(fēng)口，使用風(fēng)量2900m3/min；至此，高爐恢復(fù)正常生產(chǎn)狀態(tài)。

4.3爐前出鐵

開風(fēng)前預(yù)先用搗打料將北場貯鐵式大壕變?yōu)楦墒酱蠛?，用氧氣管將北鐵口燒透，前端約500mm用有水炮泥堵口，后端用低強(qiáng)度炮泥堵好，以便于復(fù)風(fēng)后能夠及時打開鐵口。

開風(fēng)后出鐵前期渣鐵分離差不過撇渣器，改走紅渣場，第5次出鐵渣鐵分離較好，過撇渣器。之后增加開鐵口次數(shù)，活躍鐵口部位爐缸，待南鐵口上方的風(fēng)口捅開后，南場鐵口投入使用，具體出鐵情況見下表。

表4爐前出鐵出渣情況統(tǒng)計(jì)表

4.4小結(jié)注：加螢石稀釋反彈料達(dá)到爐缸后，出現(xiàn)高硫生鐵，鑄鐵處理。

本次恢復(fù)過程順利、快速主要得益于：1.反彈料處理得當(dāng)；⑴本次噴補(bǔ)采用濕發(fā)噴補(bǔ)，有效控制反彈料比例，實(shí)際目測反彈料量非常少。⑵噴涂前在料面加水渣，當(dāng)反彈料落到料面上后會形成硬殼，在噴涂過程中在反彈料落點(diǎn)處加入焦炭，噴涂結(jié)束后扔入的廢鋼（托輥）和隨后的裝料會將反彈料層軋變形，即可破壞反彈料層形成的硬殼，減少對煤氣的阻礙。⑶加水渣和螢石對反彈料進(jìn)行溶解。噴涂料中Al2O3高達(dá)55%，必然會對爐渣產(chǎn)生影響，所以覆蓋料選擇使用水渣，另集中加螢石3t，以稀釋Al2O3，改善流動性，及時排出爐外。2.開爐料設(shè)定合理；本次開爐料選擇機(jī)燒+球團(tuán)的固定比例，配加適量的硅石和螢石，爐渣堿度按R2=0.9-1.05倍控制，保證爐渣良好的流動性。充分考慮噴補(bǔ)反彈料和料線較深的影響，開爐初期負(fù)荷控制在2.1，保證了爐內(nèi)足夠充沛的熱量。3.爐前出渣出鐵組織得力。爐前出鐵組織，從人員安排，出鐵節(jié)奏控制，都進(jìn)行了細(xì)化，滿足高爐需求，安全及時打開鐵口排放渣鐵。

5. 噴補(bǔ)效果

此次重點(diǎn)對無冷卻區(qū)及以下十二段、十一段位置進(jìn)行噴補(bǔ)，無冷區(qū)圓周方向噴涂厚度均勻，表面基本平滑。高爐復(fù)風(fēng)后測量無冷區(qū)爐殼溫度，基本維持在40-50℃，較噴補(bǔ)前120-150℃，爐殼溫度下降明顯，取消爐殼外部打水。高爐噴涂后，上部爐型近似于新開爐爐型，煤氣三次分布趨于合理，高爐邊緣氣流容易控制，中心氣流穩(wěn)定。

補(bǔ)前后的對比圖如下圖3所示

噴注前

噴注后

6.結(jié)束語

空料線降料面噴涂造襯，目前國內(nèi)多數(shù)操作都將料面降到風(fēng)口水平，長鋼8號高爐將料面降至爐身中下部，噴涂后爐型趨于圓滑規(guī)整，爐況順行，煤氣流分布合理，延長了高爐使用壽命，效益明顯。

華西科技在噴補(bǔ)方案上計(jì)劃周全，立足現(xiàn)狀、考慮充分，過程要把握原則，動態(tài)調(diào)控，有助于實(shí)現(xiàn)安全順利降料面停風(fēng)、噴補(bǔ)、復(fù)風(fēng)。充足的熱量，及時排出爐內(nèi)涼溫渣鐵和良好的流動性是快速恢復(fù)的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)：

[1]張賀順．首鋼2號高爐空料線降料面實(shí)踐[J]．煉鐵，2007，（3）：16-18．

[2]周傳典．高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，2003，449．