楚雄滇中轉爐爐壽影響因素分析及改進措施

黃健光

(楚雄滇中有色金屬有限責任公司， 云南 楚雄 675000)

楚雄滇中有色金屬有限責任公司現配置兩臺60噸PS轉爐，采用交換模式組織生產，與其他同類型爐子相比，爐壽較低。影響轉爐爐壽的因素有很多，包括銅锍品位、耐火材料質量、砌筑技術、吹煉制度及實際操作等等，本文重點從轉爐關鍵技術參數和生產操作控制方面進行分析總結，并給予改進措施。

1 影響滇中轉爐爐壽影響因素分析

1)轉爐爐子中心與風口中心距離小。滇中轉爐爐子中心與風口中心高度為710 mm，比其他冶煉轉爐的中心與風口中心高度低，導致吹煉噴濺大，爐口洗刷嚴重。

2)轉爐供風強度大。滇中轉爐供風強度為0.71 m3/cm2·min，而60 t轉爐根據實踐經驗供風強度宜控制在0.5～0.6 m3/cm2·min[1]，強大的供風對爐襯造成強烈的機械沖擊，同時也為化學侵蝕創(chuàng)造了條件。

3)生產過程中的清風眼操作不合理。前段風眼清理頻率高于后段風眼，導致前段風眼磚損耗高于后段風眼磚，由于局部風眼磚耗損嚴重而被迫停爐檢修，導致爐壽短，影響生產成本。

4)爐溫損失大，磚體急冷急熱。滇中公司制酸系統(tǒng)設計能力為18萬t/a，抽風能力僅能滿足1臺艾薩爐、1臺電爐、1臺轉爐同時生產產生的煙氣量，現兩臺轉爐只能按爐交換模式組織生產，爐交換生產模式等待時間長，且滇中轉爐廠房設計為敞開式，空氣對流速度快，換熱效率高，爐體降溫快，磚體急冷急熱易發(fā)生剝落現象。

2 延長轉爐爐壽改進措施

2.1 優(yōu)化轉爐爐子中心與風口中心高度

在前期的轉爐生產過程中，一直存在熔體噴濺較大，對爐口洗刷嚴重及冷料產出量過大的問題，相關專業(yè)人員初步分析是爐子中心與風口中心高度偏低所致。為解決該問題，公司組織相關專業(yè)人員到幾家銅冶煉廠進行考察，對比了各家冶煉廠的爐子中心與風口中心的高度，情況如表1所示。

表1 各煉廠爐子中心與風口中心高度尺寸考察表 mm

通過對各家煉廠生產數據和爐體數據的對比，爐子中心與風口中心高度稍高的轉爐在生產中的熔體噴濺物確實較少，所以滇中公司討論決定對轉爐的爐子中心與風口中心高度由710 mm增加到830 mm。

將風眼座中心線下降120 mm，風眼座使用原來配置，移動時分組交叉移動，且每組拆除、重新組裝后必須焊接牢固才能移動下一組；風眼座下降后需將原供風管直管段延長120 mm后焊接恢復。

2.2 優(yōu)化供風制度

為了降低轉爐的鼓風強度采取的措施：①調整風機導葉開度，由50%調至45%，減少轉爐進風量，平均進風量22 000～25 000 Nm3/h；②在轉爐操作臺增設電動放風閥，對進風量進行實時調整；③在轉爐7 m平臺再增設一個手動放風閥，根據吹煉情況對轉爐進風進行二次調整，轉爐送風強度維持在0.6 m3/cm2·min左右，入爐風壓由原O.08～0.12 MPa降至0.07～0.11 MPa。相對適宜的供風制度，利于減弱熔體對爐襯的沖擊力，延長轉爐壽命。

2.3 優(yōu)化清風眼操作流程

在吹煉過程中，不可避免的生成磁性鐵，在捅風眼操作時風口區(qū)域熔體回灌，在風口易生成結瘤，需不斷清理風口，而機械震動力對風口區(qū)域磚襯的破壞作用很大，造成風口區(qū)磚襯表面在熔體侵蝕的作用下變質，當變質層擴大到一定程度時，磚體發(fā)生剝落，嚴重影響爐體壽命。

調整清風眼操作，由原來1#～36#風眼依次清理調整為1#、3#、5#間隔依次清理，返程清理按36#、34#、32#間隔清理，清風眼編號過半壓力下降停止操作時，捅風眼機停靠對面軌道端頭，下次清風眼時按間隔依次清理操作，盡可能平均各風眼的清理次數，均衡各風眼磚的機械傷害，避免因局部風眼磚損耗嚴重而被迫停產檢修。

2.4 減少爐體溫度損失

耐火材料抵抗溫度的急劇變化而不破壞的性能稱為熱震穩(wěn)定性，此種性能也稱為抗熱震性或溫度急變抵抗性[2]。由于爐內劇烈的溫度波動而產生的熱震使得耐火材料內部產生了壓縮應力和拉伸應力，并導致不斷地產生細小裂紋，使爐襯耐火材料遭受嚴重的損毀。

改造前轉爐爐體溫度損失情況見表2。從表2可看出，轉爐爐交換平均停吹時間為290 min，無爐口蓋熱量平均損失444 ℃，爐體溫度下降較明顯，磚體表面存在剝落現象。

表2 轉爐爐體溫度損失統(tǒng)計表(無爐口蓋)

為減少轉爐爐交換生產時爐體溫度的損失，相關技術工程人員制定了轉爐爐口蓋設計方案，以減少溫度損失。爐口蓋使用20 mm鋼板焊接，背面焊接成背筋式，內襯鋪墊耐高溫澆注材料，規(guī)格為原爐口大小，每爐出銅后由行車吊掛嵌入爐口進行保溫。改造后轉爐爐體溫度損失情況見表3。從表3可看出，轉爐爐交換平均停吹時間為290 min，加裝爐口蓋后熱量平均損失190 ℃，爐溫損失較少，磚體表面微紅無剝落現象，起吹時噴濺小，爐口洗刷小。

3 效果評價

對爐子中心距參數進行優(yōu)化后，轉爐噴濺得到了有效控制，打爐口的頻率降低，爐口壽命延長；通過優(yōu)化供風制度及清風眼操作，風眼磚燒損比較均衡，避免了局部燒損嚴重而被迫停產檢修的事故發(fā)生；加裝爐口蓋后，爐體溫度損失少，避免爆磚事故發(fā)生。通過對技術參數的優(yōu)化及規(guī)范生產過程控制，轉爐爐壽由前期的平均96爐次提高到現在平均121爐次(小修爐壽)，爐壽的延長，提高了粗銅產量，使得噸銅加工成本得到有效控制。

表3 轉爐爐體溫度損失統(tǒng)計表(有爐口蓋)

4 存在的問題及改進建議

由于風眼管位置的改變，爐體砌筑也隨之改變，原用的風眼磚磚型砌筑時風眼磚上部11層磚存在退臺現象，每層磚退25 mm，改變風眼高度后，風眼磚前的520磚與爐殼的夾角變大，520磚下的填料層也隨之變厚，導致暴露在爐內的磚體增大，增加了爆磚的可能性，所以建議對風眼磚磚型進行改造，使爐內砌體形成平滑的圓弧，避免局部磚體突出。

其次是由于風眼管下移，壓縮風的攪動中心下移，使得攪動半徑變小，攪動區(qū)域變小，攪動能量集中在風眼區(qū)下部和對面砌體。在每次爐修拆磚時發(fā)現該區(qū)域磚體燒損較其他區(qū)域嚴重，特別是風眼磚對面，所以建議風眼磚對面的爐磚使用電熔半載結合鎂鉻磚，提高其抗洗涮能力。

5 結語

轉爐爐體壽命是衡量轉爐操作水平的重要標志，提高轉爐爐壽是降低粗銅生產成本的有效途徑，同時也是降低檢修工工作量的有效方法。各銅冶煉廠都在不斷地摸索和實踐提高轉爐爐壽的生產操作方法，楚雄滇中公司結合生產實際情況，不斷優(yōu)化生產工藝操作和完善轉爐配套設施，轉爐爐壽由小修不到100爐次提高到120爐次以上，生產成本下降明顯，員工勞動強度得到明顯改善。