長(zhǎng)鋼9號(hào)高爐無(wú)冷區(qū)侵蝕分析及處理

李迎輝，　王　凱，　馬永芳

（首鋼長(zhǎng)治鋼鐵有限公司， 山西　長(zhǎng)治　046031）

?

長(zhǎng)鋼9號(hào)高爐無(wú)冷區(qū)侵蝕分析及處理

李迎輝，王凱，馬永芳

（首鋼長(zhǎng)治鋼鐵有限公司， 山西長(zhǎng)治046031）

對(duì)長(zhǎng)鋼9號(hào)高爐上部無(wú)冷區(qū)侵蝕嚴(yán)重原因進(jìn)行分析總結(jié)，并提出相應(yīng)的解決措施，包括采取空料線局部噴補(bǔ)措施、快速恢復(fù)爐況等。實(shí)踐表明：采取措施后，高爐經(jīng)濟(jì)指標(biāo)明顯改善。

上部無(wú)冷區(qū)噴補(bǔ)造襯開(kāi)爐經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

長(zhǎng)鋼九號(hào)高爐有效容積1 080 m3，20個(gè)風(fēng)口，2個(gè)鐵口，于2009年6月開(kāi)產(chǎn)。2013年10月份，高爐爐身上部無(wú)冷區(qū)段溫度開(kāi)始呈上升趨勢(shì)，東南和正南方向上升至130℃。2014年7月2日，在檢修觀察料面時(shí)發(fā)現(xiàn)無(wú)冷區(qū)黏土磚大面積侵蝕，侵蝕深度約為100~300mm。測(cè)量該區(qū)域爐殼溫度最高達(dá)160℃，于是對(duì)圓周方向約1/2進(jìn)行了爐殼噴水，以維持生產(chǎn)。8月下旬，西南方向溫度上升至160℃，因此將噴水范圍擴(kuò)展至圓周方向2/3。

1　無(wú)冷區(qū)侵蝕原因和危害

1）開(kāi)爐前期，冶煉強(qiáng)度高，開(kāi)爐前四年內(nèi)9號(hào)高爐利用系數(shù)都在3.0以上。如此高的風(fēng)量加劇了煤氣對(duì)爐襯的沖刷侵蝕，使得該部位開(kāi)始出現(xiàn)局部侵蝕。

2）近年來(lái)，9號(hào)高爐原燃料強(qiáng)度差，粉末多，礦石品種、化學(xué)成分波動(dòng)大，導(dǎo)致在2011年和2012年?duì)t墻結(jié)厚兩次，爐況順行度變差，高爐不接受風(fēng)量，壓量關(guān)系偏緊；料線偏尺，經(jīng)常出現(xiàn)滑尺、鉆錘現(xiàn)象；爐頂四點(diǎn)溫度分布不均勻，分叉嚴(yán)重；爐身23.5 m正東及東南熱電偶溫度降至100~150℃，爐皮溫度不到40℃。通過(guò)對(duì)裝料制度的調(diào)整，氣流以發(fā)展邊緣為主，加強(qiáng)原燃料管理，保證篩分效果，嚴(yán)格執(zhí)行《原燃料管理考核辦法》，中部爐身9—10段和11—13段壓水，降低冷卻強(qiáng)度，逐步消除結(jié)厚。這樣長(zhǎng)期發(fā)展邊緣，加快了爐身上部的侵蝕。

3）由于無(wú)冷區(qū)正好是堿金屬和鋅蒸汽侵蝕嚴(yán)重部位，而近年來(lái)逐步提高9號(hào)高爐入爐鋅負(fù)荷（見(jiàn)表1），因此加劇了鋅在爐內(nèi)的循環(huán)富集，加劇了對(duì)該部位黏土磚的侵蝕。

表1　長(zhǎng)鋼9號(hào)高爐噴補(bǔ)前入爐Zn負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表　kg/t

爐身上部侵蝕嚴(yán)重，操作爐型改變，給9號(hào)高爐的穩(wěn)定順行和安全生產(chǎn)帶來(lái)了嚴(yán)重影響。

無(wú)冷區(qū)爐皮溫度升高，爐殼溫度最高達(dá)160℃，如果控制不當(dāng)，極易導(dǎo)致?tīng)t皮燒紅、開(kāi)裂，甚至燒穿。此時(shí)以爐皮噴水維持生產(chǎn)，給9號(hào)高爐的安全生產(chǎn)造成很大影響。

爐身上部侵蝕嚴(yán)重，操作爐型不規(guī)則，導(dǎo)致中心氣流不穩(wěn)定，邊緣氣流分布不均勻。從爐頂攝像儀來(lái)看，東南方向氣流翻吹嚴(yán)重，西北方向無(wú)氣流。邊緣氣流的發(fā)展導(dǎo)致：煤氣利用率降低，燃料比升高；料線走勢(shì)變差，滑尺鉆錘現(xiàn)象增多；爐體溫度波動(dòng)頻繁，渣皮不穩(wěn)。

上部侵蝕嚴(yán)重后影響到高爐布料和煤氣分布。邊緣氣流不穩(wěn)導(dǎo)致渣皮脫落頻繁，冷卻壁溫度波動(dòng)較大，風(fēng)口上部燒損比例增加。噴補(bǔ)前，上部侵蝕嚴(yán)重部位所對(duì)應(yīng)方向的13號(hào)、17號(hào)風(fēng)口頻繁燒漏。噴補(bǔ)前后爐身上部無(wú)冷區(qū)示意圖如下頁(yè)圖1所示。

圖1　爐身上部無(wú)冷區(qū)噴補(bǔ)前后示意圖

2　處理措施

目前，高爐噴涂造襯通常采取控料線至風(fēng)口部位進(jìn)行噴涂，噴涂完畢后能清除反彈料，高爐恢復(fù)2~3d時(shí)間可實(shí)現(xiàn)正常指標(biāo)。考慮到保護(hù)無(wú)冷區(qū)以下部位磚襯，且局部噴涂可降低一部分費(fèi)用，因此選擇了僅對(duì)該部位進(jìn)行局部噴補(bǔ)。

經(jīng)計(jì)算，控料線至10.5m處可滿足噴涂施工條件[1]。2014年9月11日，采用空料線打水的方法降料面，雷達(dá)料線顯示料線為10.68m時(shí)進(jìn)行高爐休風(fēng)[1]。

停風(fēng)后打開(kāi)爐喉人孔，爐頂自然點(diǎn)火。為了實(shí)現(xiàn)快速作業(yè)，降低頂溫，爐頂布水渣約30 t，布料角度18°，并用水渣袋覆蓋中心料面，頂溫由330℃降至230℃。將卷好的鐵皮筒扔入爐內(nèi)，使其均勻平鋪爐料表面，防止噴涂反彈料結(jié)殼，利于快速回復(fù)爐況。設(shè)備安裝完畢后利用氮?dú)鈱?duì)爐襯進(jìn)行清洗，除掉附著物。

本次噴補(bǔ)由大連摩根公司負(fù)責(zé)實(shí)施，噴涂料為160高強(qiáng)噴涂料，采用半干法噴涂工藝，升降設(shè)備采用四臺(tái)環(huán)鏈?zhǔn)诫妱?dòng)葫蘆。四點(diǎn)吊掛控制噴補(bǔ)機(jī)械手在爐內(nèi)平穩(wěn)升降及吊入吊出。噴補(bǔ)作業(yè)用時(shí)約7 h，共用噴涂料50 t，無(wú)冷區(qū)噴涂厚度約為150~200 mm，反彈料約有4t，反彈率約為8%。

此次噴補(bǔ)針對(duì)東北方向的深坑進(jìn)行了填補(bǔ)，無(wú)冷區(qū)圓周方向噴涂厚度約為150~200 mm，厚度均勻，表面平滑，爐喉鋼磚下沿向下平滑過(guò)渡，利于煤氣流平穩(wěn)上升，形成了較好的爐型。

9號(hào)高爐本次休風(fēng)時(shí)間為30 h，空料線至10 m?？紤]到上部冷料較多，休風(fēng)后料面覆蓋30 t水渣（壓火降溫）以及噴涂后約4 t的反彈料，會(huì)給爐況恢復(fù)帶來(lái)困難，所以本次復(fù)風(fēng)較以往復(fù)風(fēng)格外謹(jǐn)慎。

本次裝料采用不帶風(fēng)裝料，噴補(bǔ)部位經(jīng)計(jì)算總體積約為198.3m3，裝料體積應(yīng)大于200m3，實(shí)際裝料體積約250m3，雷達(dá)探尺顯示料線為4m。為防止布料破壞噴補(bǔ)部位，布料角度為18°。反彈料含Al2O3較高，在反彈料上覆蓋2t螢石，以保證渣鐵流動(dòng)性。

9月13日9：28，開(kāi)風(fēng)。送風(fēng)初期，爐身上部冷料較多，高爐透氣性差，頂溫偏低，高爐接受風(fēng)量能力差。經(jīng)兩次放風(fēng)坐料，料線至7.2 m，透氣性改善，高爐開(kāi)始接受風(fēng)量。隨著爐前出鐵好轉(zhuǎn)，料線松動(dòng)，透氣性改善，開(kāi)始下料，逐步加風(fēng)，提高風(fēng)溫水平。

本次復(fù)風(fēng)，開(kāi)1號(hào)、2號(hào)、5號(hào)、6號(hào)、10號(hào)、11號(hào)、14號(hào)、15號(hào)、16號(hào)、17號(hào)、19號(hào)、20號(hào)共12個(gè)風(fēng)口送風(fēng)，進(jìn)風(fēng)面積為0.1386m2。為了避免爐料偏行，均勻開(kāi)圓周方向的風(fēng)口，兩個(gè)鐵口上方各開(kāi)4個(gè)風(fēng)口，有利于及時(shí)將熔化的渣鐵從鐵口排出去。

綜合考慮風(fēng)量、風(fēng)壓、爐溫和出鐵情況，逐步捅開(kāi)風(fēng)口，增加風(fēng)量。嚴(yán)格控制好風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能，防止開(kāi)風(fēng)口速度過(guò)快而造成爐況波動(dòng)，保證開(kāi)爐爐況順行。開(kāi)風(fēng)口加風(fēng)進(jìn)程如表2所示。

表2　9號(hào)高爐開(kāi)風(fēng)口加風(fēng)進(jìn)程

開(kāi)風(fēng)后選定北鐵口出鐵，考慮到初期爐溫低、風(fēng)量小、爐缸不活躍、渣鐵流動(dòng)性差以及反彈料高（Al2O3）對(duì)渣鐵流動(dòng)性的影響，在出鐵組織上，復(fù)風(fēng)后90min就打開(kāi)鐵口，增加鐵次，力爭(zhēng)及時(shí)把涼的渣鐵排放出來(lái)。反彈料和水渣到達(dá)風(fēng)口區(qū)時(shí)，爐渣堿度R2=1.13，流動(dòng)性較好。在鐵水物理熱充足、渣鐵流動(dòng)性好的情況下，及時(shí)投入南鐵口，至此爐前出鐵恢復(fù)正常。

當(dāng)反彈料和水渣從爐內(nèi)排除后，頂溫逐步升高，從爐頂攝像儀可觀察到明顯的中心和邊緣氣流。為了防止噴涂料因邊緣氣流過(guò)度沖刷，逐漸擴(kuò)大裝料角度，抑制邊緣氣流、發(fā)展中心氣流，同時(shí)隨風(fēng)量增加逐漸增大礦批，穩(wěn)定煤氣流。將裝料角度由同位角22°逐步擴(kuò)大為26°，礦批由16 t加到23.8 t，焦炭負(fù)荷由2.8增加至4.2。根據(jù)風(fēng)量、風(fēng)壓、爐溫及出鐵情況，逐步捅開(kāi)風(fēng)口。高爐料速穩(wěn)定，后期逐步富氧噴煤，過(guò)渡到多環(huán)布料。復(fù)風(fēng)后50h，捅開(kāi)全部風(fēng)口，風(fēng)量加至3 000 m3/min，爐內(nèi)煤氣流穩(wěn)定，爐況順行，渣鐵流動(dòng)性好，爐況恢復(fù)正常。

3　效果

噴涂后，9號(hào)高爐燃料比大幅度降低，煤比上升10kg/t，燃料比下降了10~20kg/t。

無(wú)冷區(qū)爐殼溫度下降至正常溫度（40~60℃），取消了爐殼噴水，消除了隱患，確保了高爐安全生產(chǎn)。

高爐噴涂后，上部爐型近似于新開(kāi)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。在上部裝料制度不變的情況下，高爐四點(diǎn)頂溫區(qū)間變窄，料線鉆錘現(xiàn)象消除。

表3　9號(hào)高爐噴涂前后指標(biāo)對(duì)比情況

4　結(jié)論

1）由于對(duì)高爐上部進(jìn)行噴涂時(shí)噴涂料量少，反彈率低，對(duì)高爐恢復(fù)不會(huì)產(chǎn)生大的影響，可實(shí)現(xiàn)快速恢復(fù)爐況。

2）噴涂前，加入自制鐵皮筒將反彈料隔開(kāi)，使反彈料不燒結(jié)，形成透氣層；在開(kāi)爐料中先集中加入螢石，對(duì)反彈料有一定的稀釋作用，可改善爐渣流動(dòng)性，為開(kāi)爐創(chuàng)造條件。

3）高爐上部局部噴補(bǔ)造襯后，有利于爐況及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的改善。

4）今后生產(chǎn)應(yīng)改善原燃料質(zhì)量，降低入爐鋅負(fù)荷，減少高爐入爐粉末，提高爐況順行度，減少對(duì)上部無(wú)冷區(qū)的侵蝕和破壞。

5）利用中修時(shí)機(jī)在無(wú)冷區(qū)加裝水箱或增加冷卻壁，徹底消除無(wú)冷區(qū)，延長(zhǎng)噴補(bǔ)內(nèi)襯的使用壽命，確保生產(chǎn)安全。

[1]張賀順.首鋼2號(hào)高爐控料線降料面實(shí)踐[J].煉鐵，2007，26 （3）：16-18.

（編輯：胡玉香）

Analysis and Processing of ChangGang No.9 BF Non-cooling Zone Erosion

LI Yinghui，WANG Kai，MA Yongfang
（Shougang Changzhi Iron and Steel Co.，Ltd.，Changzhi Shanxi 046031）

This paper analyzes and summarizes the reasons of serious erosion in ChangGang No.9 BF non-cooling zone,and puts forward the corresponding solution measures,including empty stock line partial gunning,fast furnace condition recovery,etc.Practice shows that after the measures are adopted,the economic indicators of blast furnace are improved significantly.

non-cooling zone,gunning lining,blow-in,economic indicators

TF549+.9

A

1672-1152（2016）02-0083-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.02.32

2016-02-17

李迎輝（1976—），男，于長(zhǎng)鋼煉鐵廠九高爐從事煉鐵技術(shù)管理工作，工程師。