鞍鋼2580 m3高爐大修開(kāi)爐達(dá)產(chǎn)實(shí)踐

姜慶喜，范振夫，劉和，田景長(zhǎng)，孟凡雙

（鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠(chǎng)，遼寧鞍山114021）

鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠(chǎng)4號(hào)高爐（2580 m3）第1代爐役始于2006年12月2日，2015年6月15日停產(chǎn)大修，一代爐役8年6個(gè)月，生產(chǎn)生鐵1 628.74萬(wàn)t，單位爐容產(chǎn)鐵量6 312.9 t/m3。高爐生產(chǎn)后期爐缸溫度 （熱電偶顯示）頻繁升高、冷卻壁熱流強(qiáng)度高，存在安全隱患，長(zhǎng)期堵風(fēng)口，不能全風(fēng)作業(yè)，需要長(zhǎng)期護(hù)爐生產(chǎn)。經(jīng)過(guò)68天的大修，第2代爐役開(kāi)始。通過(guò)開(kāi)爐前的精心準(zhǔn)備，制定科學(xué)的開(kāi)爐方案，于2015年8月22日00：58點(diǎn)火送風(fēng)，8月22日21：00頂壓提至 121 kPa，至此爐況達(dá)到基本正常，8月23日21：55時(shí)開(kāi)始噴煤，24日12：20開(kāi)始富氧，開(kāi)爐順利結(jié)束。由于準(zhǔn)確選擇了開(kāi)爐參數(shù)，配料及裝入順序合理，高爐快速達(dá)產(chǎn)達(dá)效。

1 開(kāi)爐前準(zhǔn)備

開(kāi)爐方案是高爐開(kāi)爐過(guò)程的實(shí)施依據(jù)。開(kāi)爐前，鞍鋼煉鐵廠(chǎng)編寫(xiě)了 《煉鐵廠(chǎng)4號(hào)高爐開(kāi)爐方案》，方案包括高爐烘爐、系統(tǒng)試漏、試壓查漏、開(kāi)爐配料計(jì)算、裝爐準(zhǔn)備、開(kāi)爐操作及安全規(guī)定等內(nèi)容。科學(xué)、合理的開(kāi)爐方案，為4號(hào)高爐的順利開(kāi)爐、快速達(dá)產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

1.1 高爐烘爐

高爐烘爐工作直接影響高爐的一代壽命及后續(xù)生產(chǎn)。為了保證高爐各部位耐火材料砌體內(nèi)水分的緩慢蒸發(fā)，提高砌體的整體強(qiáng)度，使整個(gè)爐體設(shè)備逐漸加熱升溫至生產(chǎn)狀態(tài)，4號(hào)高爐使用熱風(fēng)對(duì)高爐進(jìn)行烘烤升溫。以風(fēng)溫升溫為依據(jù)，以風(fēng)量調(diào)劑為手段，以爐頂溫度為制約，嚴(yán)格按烘爐曲線(xiàn)對(duì)高爐進(jìn)行烘烤升溫。8月15目17：17開(kāi)始烘爐，8月20日5：00結(jié)束。嚴(yán)格控制烘爐進(jìn)程，換爐風(fēng)溫波動(dòng)不大于20℃。開(kāi)始烘爐風(fēng)溫為130℃，以20℃/h的速度升至300℃，恒溫16 h；再以25℃/h的速度升至400℃，恒溫70 h；接著以25℃/h的速度降至150℃以下，烘爐結(jié)束，烘爐共計(jì)108 h。烘爐曲線(xiàn)如圖1所示。整個(gè)烘爐過(guò)程，在保證爐頂溫度不超標(biāo)的前提下，盡量使用較大風(fēng)量；如果爐頂溫度超標(biāo)，則適當(dāng)降低風(fēng)溫30～50℃。高爐休風(fēng)后打開(kāi)風(fēng)口大蓋進(jìn)行自然冷卻，爐頂放散閥全開(kāi)。

圖1 高爐烘爐曲線(xiàn)

1.2 試壓查漏

主體工程完成后的試壓、查漏工作非常重要。用鼓風(fēng)機(jī)對(duì)高爐、布袋除塵系統(tǒng)進(jìn)行整體試壓，爐頂最高壓力達(dá)到249 kPa，對(duì)發(fā)現(xiàn)的漏點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記補(bǔ)焊。通過(guò)試壓、查漏工作，確保了高爐開(kāi)爐以后，爐體周?chē)墓ぷ鳝h(huán)境是安全的。8月20日10：00對(duì)高爐進(jìn)行試壓，計(jì)劃頂壓達(dá)到250 kPa，10：47頂壓130 kPa，持續(xù)130 min后，13：10頂壓升至200 kPa，保壓 41 min，13：51 頂壓升至 225 kPa，在升壓過(guò)程中連續(xù)進(jìn)行了檢漏，14：00頂壓升至249 kPa，14：02 開(kāi)始減風(fēng)降壓，14：25 頂壓降至100 kPa， 小蓋全開(kāi)，14：31 放散全開(kāi)，14：35 休風(fēng)試壓完畢。

2 開(kāi)爐配料計(jì)算

2.1 高爐枕木填充方案

高爐開(kāi)爐需進(jìn)行爐缸枕木填充作業(yè)，填充料形成的空隙有利于高溫煤氣、渣鐵通過(guò)，加快爐缸加熱升溫進(jìn)程。爐缸中心枕木所堆砌的堆包有利于高爐中心氣流通過(guò)，促進(jìn)合理軟融帶的形成。風(fēng)口部位的枕木能夠保護(hù)風(fēng)口，防止風(fēng)口砸壞，有利于高爐初期送風(fēng)。為強(qiáng)制加熱高爐爐缸，在高爐開(kāi)爐時(shí)需裝設(shè)爐缸吹風(fēng)管和鐵口煤氣導(dǎo)出管。因此，需裝填爐缸墊底焦以覆蓋保護(hù)爐缸吹風(fēng)管。本次開(kāi)爐爐缸采用凈焦和枕木進(jìn)行填充。爐缸底部?jī)艚固?00 t、枕木填充至風(fēng)口下沿0.3 m處。

在枕木填充前需測(cè)算爐缸容積，推算枕木量。目前枕木填充有兩種方法：一是井字排列法，枕木由人員入爐按順序逐根排列，該法爐缸填充率低（35%～40%），爐缸透氣性好；另一方法是散裝法，枕木通過(guò)輥道裝入，該法填充率高（48%～52%）。為減輕作業(yè)強(qiáng)度，縮短作業(yè)時(shí)間，本次爐缸枕木填充采用散裝法[3]。

填充枕木容積及數(shù)量的確定步驟：

死鐵層裝枕木容積：7.6 m3

鐵口中心線(xiàn)（標(biāo)高9 800 mm）至風(fēng)口中心線(xiàn)（標(biāo)高13 300 mm）下沿0.3 m處枕木填充容積：325.9 m3

需填充枕木的總?cè)莘e：325.9+7.6=333.6 m3使用標(biāo)準(zhǔn)枕木，每根體積：2.5(長(zhǎng))×0.21(寬)×0.155(高)=0.081 4 m3

填充枕木數(shù)量：333.6/0.081 4×0.5=2049 根，取2050根。

2.2 開(kāi)爐填充料

開(kāi)爐填充礦石采用東燒+自產(chǎn)球+錳礦+石灰石+硅石+菱鎂石，焦炭選擇質(zhì)量較好的化工自產(chǎn)干熄焦，原料化學(xué)成分見(jiàn)表1。各種原燃料堆比重確定為焦炭 0.45 t/m3、燒結(jié)礦 1.85 t/m3、球團(tuán)2.05 t/m3、錳礦2.2 t/m3。燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓≥77%、焦炭灰分≤12.5%M40≥84.5%,M10≤7.0%。要求開(kāi)爐填充料符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[3]，確保開(kāi)爐順利完成。

表1 各種原燃料化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） %

2.3 開(kāi)爐配料計(jì)算

本次大修開(kāi)爐變料按照焦比3.8 t/t、渣比1.1 t/t、終渣堿度0.95計(jì)算[1]，設(shè)定生鐵成份如表2所示。從結(jié)果看，第一次鐵流動(dòng)性良好，物理熱充足，鐵水溫度達(dá)1422℃，實(shí)現(xiàn)爐前第一次鐵順利走砂口，達(dá)到渣鐵分離的目地，完全符合預(yù)期目標(biāo)。

表2 開(kāi)爐設(shè)定的鐵水成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） %

3 開(kāi)爐操作

3.1 開(kāi)爐送風(fēng)

高爐于8月22日0：58點(diǎn)火送風(fēng)，4號(hào)高爐共30個(gè)風(fēng)口，送風(fēng)前不堵風(fēng)口，開(kāi)爐風(fēng)口采用Φ120㎜×15+Φ110㎜×15，全風(fēng)口送風(fēng)面積0.312 m2。開(kāi)爐送風(fēng)恢復(fù)基于“大風(fēng)量、快出鐵”的原則，以循序漸進(jìn)的方式提高風(fēng)量風(fēng)壓。送風(fēng)5 h后出現(xiàn)第一次風(fēng)壓風(fēng)量不對(duì)稱(chēng)的情況，減少風(fēng)量穩(wěn)定后好轉(zhuǎn)；至16:00出現(xiàn)第二次風(fēng)壓風(fēng)量不對(duì)稱(chēng)的情況，料尺偏行，放風(fēng)后消除，逐步回風(fēng)恢復(fù)；至21:00頂壓升至121 kPa，風(fēng)壓263 kPa，初期復(fù)風(fēng)工作基本完成。送風(fēng)初期各項(xiàng)參數(shù)如表3所示。

表3 4號(hào)高爐送風(fēng)恢復(fù)操作參數(shù)

3.2 出鐵出渣情況

爐前工作的好壞，決定高爐能否及時(shí)排凈渣鐵，是高爐成功開(kāi)爐的關(guān)鍵。針對(duì)開(kāi)爐的特殊性，加大爐前管理，保證爐前渣鐵溝具備出鐵條件，待各種工具準(zhǔn)備齊全，相關(guān)材料準(zhǔn)備充足后，爐前開(kāi)始堵鐵口。根據(jù)風(fēng)溫、風(fēng)量等實(shí)際情況合理控制鐵口打泥量，保證鐵口工作狀態(tài)良好；爐前崗位人員按要求及時(shí)打開(kāi)鐵口、排凈渣鐵，促進(jìn)成功開(kāi)爐。此外，人員配置上安排兩組人員，一組負(fù)責(zé)出鐵，一組負(fù)責(zé)清理渣鐵，反復(fù)作業(yè)，直至爐況恢復(fù)。8月22日 13:25開(kāi)4#鐵口，13:55開(kāi) 1#鐵口見(jiàn)煤氣，14:35開(kāi)3#鐵口見(jiàn)渣鐵，16：50打開(kāi)3#鐵口，鐵量約300 t左右，渣量130 t，至此4號(hào)高爐順利開(kāi)爐。

3.3 開(kāi)爐初期制度調(diào)整

3.3.1 熱制度

開(kāi)爐初期，快速降硅是實(shí)現(xiàn)高爐快速達(dá)產(chǎn)的重要措施，有利于爐況發(fā)展，但在降硅的同時(shí)要保證渣鐵流動(dòng)性。開(kāi)爐降硅趨勢(shì)如圖2所示。

圖2 開(kāi)爐降硅趨勢(shì)圖

3.3.2 送風(fēng)制度

開(kāi)爐后在增加風(fēng)量的同時(shí)，風(fēng)口保持風(fēng)速在220 m／s左右，維持足夠的鼓風(fēng)動(dòng)能，并適時(shí)提高頂壓，控制壓差，以穩(wěn)定順行[2]。

3.3.3 裝料制度

3.3.4 造渣制度

開(kāi)爐初期二元堿度按0.9～1.0配料并配加錳礦，保證渣鐵分離和爐渣流動(dòng)性，有利于爐況順行。隨著爐況進(jìn)一步發(fā)展，再逐步調(diào)整配比，保持渣堿度在1.0～1.1范圍。

3.4 強(qiáng)化冶煉

4號(hào)高爐整個(gè)開(kāi)爐過(guò)程順行良好，各種技術(shù)操作參數(shù)的選定符合實(shí)際，爐前、爐內(nèi)操作穩(wěn)妥有序，爐況恢復(fù)進(jìn)度合理、高效。開(kāi)爐第二天（8月23日）開(kāi)始噴煤，第3天（8月24日）各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)產(chǎn)達(dá)效。8月24日生鐵產(chǎn)量達(dá)到5 700 t，利用系數(shù)2.209 t／(m3·d)，生產(chǎn)保持相對(duì)平穩(wěn)。 9 月通過(guò)進(jìn)一步改善原燃料質(zhì)量，優(yōu)化高爐上下部操作制度、實(shí)施低硅冶煉等強(qiáng)化冶煉措施，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)顯著改善。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）4號(hào)高爐開(kāi)爐順利，達(dá)產(chǎn)速度快，主要得益于科學(xué)合理的開(kāi)爐方案和開(kāi)爐前嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏?zhǔn)備工作。特別是高爐烘爐、試壓查漏、原燃料質(zhì)量等方面，都為順利開(kāi)爐提供了保證。

（2）開(kāi)爐參數(shù)的準(zhǔn)確選擇，合理的配料及裝入順序，是開(kāi)爐后迅速達(dá)產(chǎn)的重要保障。全開(kāi)風(fēng)口送風(fēng)，送風(fēng)面積達(dá)到0.312 m2，配合快速上風(fēng)，有利于形成合理的操作爐型，且不用休風(fēng)捅風(fēng)口，減少爐外工作量及波動(dòng)因素，加快開(kāi)爐進(jìn)程。

（3）開(kāi)爐變料采用高焦比、高渣比、低堿度的原則，開(kāi)爐料中配加菱鎂石、錳礦、石灰石等雜礦，實(shí)現(xiàn)增加渣量、改善渣鐵流動(dòng)性的目的，為第一次鐵順利走砂口提供了保障。此次變料方法可以固化為鞍鋼2580 m3高爐的開(kāi)爐變料方法。

（4）開(kāi)爐成功后，優(yōu)化高爐操作，及時(shí)調(diào)整參數(shù)，合理控制爐渣堿度、物理溫度、鐵水硅含量，有利于改善渣鐵滲透性，爐缸活躍，為高爐快速達(dá)產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件。