萊鋼5#1080m3高爐護(hù)爐生產(chǎn)實(shí)踐

趙洪雨  張振  高正   劉棟

（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司煉鐵廠）

摘  要：本文主要介紹了萊鋼5#1080m3高爐通過采取降低冶煉強(qiáng)度、提高爐溫、配加鈦球及風(fēng)口喂鈦線護(hù)爐等措施，選擇合理的操作制度，達(dá)到爐役后期生產(chǎn)安全和爐況順行的效果。

關(guān)鍵詞：高爐  爐役后期  護(hù)爐

1 前言

萊鋼5#1080m3高爐投產(chǎn)于2005年6月，已歷經(jīng)三次大修。本代爐役始于2012年1月31日，爐底采用高導(dǎo)熱的石墨及半石墨炭磚加微孔及超微孔炭磚，爐缸側(cè)壁下部采用進(jìn)口的UCAR炭磚，上部采用環(huán)形超微孔炭磚，陶瓷杯墊為兩層剛玉莫來石磚，陶瓷杯壁為剛玉復(fù)合磚，設(shè)計壽命為8-10年。

高爐開爐后3天實(shí)現(xiàn)日達(dá)產(chǎn)，通過探索實(shí)踐高頂壓、高富氧、大煤比等強(qiáng)化冶煉措施以及經(jīng)濟(jì)爐料冶煉、高鋁礦冶煉等低成本冶煉措施，5#1080m3高爐的產(chǎn)量及指標(biāo)一直維持在較高水平。自2016年以來，西北角處測溫點(diǎn)達(dá)到580℃，并不斷攀升。排除竄煤氣等其他因素影響后，證實(shí)此處爐缸已發(fā)生異常侵蝕，高爐生產(chǎn)進(jìn)入護(hù)爐狀態(tài)。

2 護(hù)爐過程

27與28組冷卻壁之間下部第8層測溫電偶第5點(diǎn)（標(biāo)高7299mm）溫度最高,最先到500℃以上且緩慢上升，2016年2月16日堵13#風(fēng)口控制冶強(qiáng)，3月8日開始配加鈦球，8層5點(diǎn)溫度得到有效控制。此時，7層測溫電偶第4點(diǎn)（標(biāo)高6840mm）升高明顯，4月2日該點(diǎn)溫度再次突破600℃，至6月17日開始升高到700℃以上，8層5點(diǎn)最高升到624℃。通過采取強(qiáng)化護(hù)爐措施，爐缸側(cè)壁高點(diǎn)溫度控制在500℃左右。此時，爐況穩(wěn)定性變差，產(chǎn)量降低，指標(biāo)劣化，出現(xiàn)爐缸邊緣堆積。8月中旬開始通過優(yōu)化原燃料條件、調(diào)整操作制度等措施，消化處理爐缸邊緣堆積，爐況逐步恢復(fù)正常，爐缸側(cè)壁溫度也逐步上升至600℃左右。通過調(diào)整護(hù)爐思路，探索實(shí)踐經(jīng)濟(jì)護(hù)爐措施，維持一定的冶煉強(qiáng)度，確保爐況的長期穩(wěn)定順行，爐缸活躍且穩(wěn)定，進(jìn)一步疏通中心氣流，減少邊緣鐵水環(huán)流。11月開始，爐缸側(cè)壁溫度基本穩(wěn)定，7層4點(diǎn)溫度開始下降，通過休風(fēng)換堵風(fēng)口，12月下旬8層5點(diǎn)溫度也開始下降。

圖1  爐缸側(cè)壁高點(diǎn)溫度趨勢

通過計算，溫度到達(dá)700℃時，計算現(xiàn)剩余厚度為451mm，距電偶前端僅剩141mm。由于爐缸耐材侵蝕后具有不可逆性，護(hù)爐僅是通過強(qiáng)化冷卻，鈦化物沉積，促使渣鐵保護(hù)層形成并向爐內(nèi)移動，來保護(hù)爐缸耐材，達(dá)到降低高點(diǎn)溫度的目標(biāo)。因此，日常操作過程中要以保證爐缸熱制度的穩(wěn)定，減少鐵水局部環(huán)流，降低渣鐵保護(hù)層的侵蝕和避免脫落為方向。

3 護(hù)爐措施

3.1風(fēng)口調(diào)整

5#高爐爐缸侵蝕主要發(fā)生在爐缸側(cè)壁的西側(cè)局部位置。護(hù)爐條件下的高爐煤氣分布要求首先是穩(wěn)定暢通的煤氣出路，這與正常高爐的要求無異；其次，要求減少邊緣煤氣通過量，即減少大量煤氣通過對爐缸側(cè)壁和爐腹的壓力；再次要加大中心煤氣通過量，中心煤氣通過量的峰值要高，且面積要大，加大中心料柱透氣性和中心侵蝕，間接減少邊緣侵蝕。在長期護(hù)爐的情況下，堅持開中心穩(wěn)邊緣的煤氣分布，有利于爐缸的維護(hù)。為了抑制水溫差的上漲，大幅度減少富氧量，已達(dá)到穩(wěn)定邊緣的目的，同時保持合理的風(fēng)量以維持穩(wěn)定的風(fēng)速和鼓風(fēng)動能，有利于爐缸活躍，減輕鐵水環(huán)流對爐缸的侵蝕，為爐缸水溫差的穩(wěn)定創(chuàng)造條件。

(1)在護(hù)爐的條件下，除了采取控制冶煉強(qiáng)度、加鈦?zhàn)o(hù)爐的方法，同時必須控制合適的高爐煤氣分布。

(2)打開中心、穩(wěn)定邊緣的煤氣不僅做到了中心煤氣的暢通，也有利于穩(wěn)定邊緣煤氣不亂，減少管道、懸料、爐墻結(jié)瘤事故的發(fā)生，是適合護(hù)爐條件下的最佳煤氣選擇。

(3)通過調(diào)整下部送風(fēng)制度、調(diào)整上部裝料制度、降低富氧率等措施，可以獲得合理的煤氣分布以達(dá)到護(hù)爐的目標(biāo)。

高爐長期堵死熱流強(qiáng)度高處對應(yīng)的風(fēng)口。堵高溫點(diǎn)區(qū)域12#風(fēng)口，控制側(cè)壁溫度繼續(xù)上行，取得了一定效果。縮小、加長風(fēng)口使回旋區(qū)向爐缸推進(jìn)，減少了對爐缸側(cè)壁的沖刷，同時兼顧爐缸活躍，避免爐墻結(jié)厚造成爐況不順。長期堵風(fēng)口容易導(dǎo)致高爐偏料，要調(diào)整好風(fēng)口長短和大小風(fēng)口的布局。風(fēng)口長度從465mm調(diào)整到480mm，直徑120mm縮小到115mm，以利于開通中心氣流并減輕環(huán)流對爐缸側(cè)壁的沖刷和侵蝕。

表1  風(fēng)口布局情況

3.2高爐參數(shù)控制

高爐爐缸存在問題，不能盲目追求高冶煉強(qiáng)度，要適當(dāng)控制高爐利用系數(shù)。從側(cè)壁溫度變化來看，側(cè)壁溫度受冶強(qiáng)影響較大。在護(hù)爐時避免連續(xù)高產(chǎn)，減少或降低強(qiáng)化冶煉手段，犧牲一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，確保爐缸安全與護(hù)爐的穩(wěn)定順行。當(dāng)日產(chǎn)量控制在2600-2800t/d時，對控制側(cè)壁高點(diǎn)溫度繼續(xù)上升和區(qū)域擴(kuò)大效果較好。

進(jìn)入10月份，我們探索實(shí)施了低硅高堿高鈦球護(hù)爐新方法，取得了良好效果。在推進(jìn)大風(fēng)量、高堿度、低爐溫操作的基礎(chǔ)上，持續(xù)穩(wěn)定配加鈦球的比例。控制主要操作參數(shù)：風(fēng)速220-240m/s，[Si]0.3%-0.5%，二元堿度穩(wěn)定在1.20左右，風(fēng)量2200-2300m3/min，富氧3000-4000m3/h,頂壓170-180KPa，鐵水溫度≥1470℃，四班統(tǒng)一操作，確保爐況順行。重點(diǎn)穩(wěn)定控制鐵中硅、硫、鈦含量，車間每天對護(hù)爐情況進(jìn)行評價。

3.3鈦礦護(hù)爐和風(fēng)口喂線

釩鈦礦護(hù)爐機(jī)理是TiO2經(jīng)爐內(nèi)還原，在爐缸形成TiC、TiN等高熔點(diǎn)物質(zhì)，沉積于溫度較低爐襯表面形成保護(hù)層。通過實(shí)踐，我們認(rèn)為，0.08-0.10%的鐵水含[Til量既有利于快速形成保護(hù)層，又不至于對順行造成大的影響。3月8日開始配加鈦球冶煉，采取提高爐溫，嚴(yán)格控制鐵水成分，[Si]+[Ti]控制0.5-0.8％，保證護(hù)爐效果。加鈦礦要持續(xù)，每批料加入200kg-500kg鈦球。避免爐缸溫度穩(wěn)定時停用鈦礦，造成爐缸鈦流失得不到及時補(bǔ)充，降低護(hù)爐效果。爐缸工作變差時，嚴(yán)禁采取洗爐劑洗爐措施，可通過調(diào)整氣流分布、減輕焦炭負(fù)荷，適當(dāng)調(diào)整熱制度和造渣制度進(jìn)行處理。

自7月8日喂線開始到7月28日開始通過15#風(fēng)口對爐內(nèi)累計喂線180噸，爐缸熱量下降較多，側(cè)壁兩個溫度高點(diǎn)分別降低27℃、21℃，下降幅度并不明顯。

圖2  7月8日至7月28日喂線期間的高點(diǎn)溫度曲線

3.4優(yōu)化原燃料條件

由于外購焦水分低，粒度均勻，硫含量低對護(hù)爐有利，因此固定8#倉外購焦焦炭品種不變，按最大量配加，其余配加7#倉焦炭，控制焦炭品種的相對穩(wěn)定性。同時加強(qiáng)篩分管理，根據(jù)焦炭水分變化，適時開啟焦炭預(yù)熱，降低焦炭水分。

加強(qiáng)燒結(jié)礦、生礦、球團(tuán)礦的入爐篩分，嚴(yán)格控制篩面料流≤200kg/s，降低入爐粉末。

3.5溫度監(jiān)測

爐缸溫度監(jiān)測是確保爐缸安全的重要手段。進(jìn)一步加強(qiáng)高爐爐缸側(cè)壁電偶、爐皮測溫、水溫差監(jiān)測等手段的控制，以便對爐缸安全運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行掌控。

隨著侵蝕，爐缸在重點(diǎn)部位增加電偶監(jiān)測點(diǎn)，對爐殼、冷卻壁增加熱電阻，堅守最后一道防線。對爐皮溫度監(jiān)測，特別是對熱流強(qiáng)度高部位要形成連續(xù)監(jiān)測。正常情況下要求相關(guān)崗位每兩小時檢測記錄一次，關(guān)注各溫度點(diǎn)變化發(fā)展趨勢，發(fā)現(xiàn)異常時，及時檢測，及時上報處理。加強(qiáng)冷卻設(shè)備的檢漏，關(guān)注爐底爐缸溫度的變化趨勢，加強(qiáng)各高溫點(diǎn)溫度的記錄分析，建立溫度趨勢圖，以控制爐缸溫度。增加爐殼外部噴水冷卻。

3.6加強(qiáng)爐前操作

加強(qiáng)與爐前的信息溝通，維護(hù)好鐵口，確保渣鐵排放及時。護(hù)爐階段，爐溫較高渣鐵粘稠，容易造成爐內(nèi)壓量關(guān)系緊張，采取零間隔出鐵，避免渣鐵聚集在爐缸造成不利影響。正常情況下兩個鐵口保持均勻出鐵，盡量避免連出及出不凈的情況。

對堵鐵口操作及打泥量的掌握都做了相應(yīng)的規(guī)定，三班統(tǒng)一操作，提高鐵口的穩(wěn)定性和渣鐵排放的均勻性。

杜絕連續(xù)鐵口淺、連續(xù)堵鐵口跑泥及悶炮、撞擊、潮鐵口出鐵，保證穩(wěn)定適宜的鐵口深度，減少環(huán)流對爐缸側(cè)壁的影響。

3.7爐內(nèi)灌漿

利用檢修機(jī)會，在爐殼開孔壓入無水炭素泥漿，杜絕竄煤氣現(xiàn)象。加強(qiáng)對日常爐缸部位爐殼跑煤氣的檢查工作，發(fā)現(xiàn)跑煤氣要及時利用高爐各類休風(fēng)機(jī)會處理。

3.8建立完善的應(yīng)急預(yù)案體系

建立匯報及報告程序，建立爐缸爐底事故的應(yīng)急預(yù)案，并定期展開應(yīng)急預(yù)案演練。護(hù)爐期間保證爐基部位要保持干燥，爐基周圍建立保安區(qū)。在爐缸出現(xiàn)異常時，要及時匯報處理，確保安全。

3.2.參數(shù)調(diào)整：

推進(jìn)低爐溫高堿度高鈦比例護(hù)爐技術(shù)，關(guān)鍵在保證爐缸活躍、透氣性、風(fēng)量的穩(wěn)定、爐況的長期穩(wěn)定。我們經(jīng)過探討，對重點(diǎn)參數(shù)做出規(guī)定：風(fēng)量2250-2350m3/min，風(fēng)速220-240m/s，Si控制在0.25-0.40%，二元堿度穩(wěn)定在1.2±0.01，富氧≥3500m3/h,頂壓控制在180-185KPa，鐵水溫度≥1470℃。

4護(hù)爐效果：

通過我們的參數(shù)調(diào)整，思路創(chuàng)新，逐步形成低爐溫、高堿度、大礦批的操作理念，爐況穩(wěn)定性良好，各項指標(biāo)穩(wěn)定，爐缸側(cè)壁溫度長期保持低水平運(yùn)行，爐殼溫度相對穩(wěn)定，達(dá)到了較好的護(hù)爐效果。

表2  護(hù)爐指標(biāo)情況

圖3  2016年10月至2017年月爐缸高點(diǎn)溫度趨勢

5結(jié)語

爐役后期的護(hù)爐安全是第一位的，各項操作制度的制定和執(zhí)行，都以高爐的安全為前提，通過努力，5#高爐在爐役后期保證了生產(chǎn)的安全、穩(wěn)定、順行，并保持了較高的產(chǎn)能水平。

護(hù)爐最有效的手段就是降低冶強(qiáng)，但冶強(qiáng)降低太多高爐冶煉的經(jīng)濟(jì)性又無法得到保證，因此，在確保安全的前提下，可通過操作制度的調(diào)整，達(dá)到護(hù)爐生產(chǎn)成本與指標(biāo)可控。

鈦化物有較好的護(hù)爐效果，大批量配加時對爐況影響較大。因此，可采取小批量持續(xù)配加的方式達(dá)到護(hù)爐作用。