柳鋼4號高爐后期高產(chǎn)護爐生產(chǎn)實踐

李滿杰， 韋正強， 錢海濤， 曾 慶

（柳州鋼鐵股份有限公司煉鐵廠， 廣西 柳州 545000）

柳州鋼鐵股份有限公司（全文簡稱柳鋼）4 號高爐2008 年1 月23 日投產(chǎn)，有效容積2 000 m3，設(shè)有26 個風口，東西2 個鐵口。爐缸采用炭磚+陶瓷杯結(jié)構(gòu)，冷卻壁采用板壁結(jié)合的方式。截止至今，已高效運行了11 年零11 個月，單位爐容產(chǎn)鐵量為10 431.68 t/m3。4 號高爐從2017 年初開始進行護爐生產(chǎn)，在象腳區(qū)爐缸側(cè)壁溫度整體偏高，主要以9.4 m（鐵口下方1 m，T12點歷史最高473 ℃）和8.4 m（鐵口下方2 m，第五點歷史最高461 ℃）區(qū)域為主要監(jiān)控點,尤以8.4 m 區(qū)域整體溫度最高。經(jīng)過了控產(chǎn)護爐到高產(chǎn)護爐的轉(zhuǎn)變，打破護爐降冶強的理念，4 號高爐日均產(chǎn)由5 400 t/d，利用系數(shù)2.7 t/m3，提高至日均產(chǎn)5 750 t/d，利用系數(shù)2.87 t/m3，而且截至2019 年12 月底，爐缸各監(jiān)控點溫度均在230 ℃以下。

1 高效護爐

1.1 釩鈦護爐

配加釩鈦球的本質(zhì)是化學修復(fù)，其原理是，加入高爐的TiO2在高溫區(qū)被直接還原成元素Ti，與鐵水中的C、N 結(jié)合生成高熔點的TiC、TiN 及其固溶體Ti（C，N），在爐缸侵蝕處以晶體的形式析出形成沉淀層，進而達到保護爐缸的目的。根據(jù)莫朝興[1]等人的研究，當柳鋼4 號高爐入爐釩鈦球減至不大于500 kg/批后，側(cè)壁溫度將會出現(xiàn)反彈，只有鈦負荷大于3.5 kg/t 時才能起到護爐的效果。4 號高爐所使用釩鈦球團礦主要成分如表1。

表1 釩鈦球團礦成分 %

為了能更好的將TiC、TiN 在邊緣沉積，調(diào)整混料順序，在布料時，將釩鈦球布到邊緣。同時，4 號高爐利用三月份三天年度檢修的機會，在下休風料的時候，采用集中加釩鈦球的方式，最大化利用釩鈦球團倉的能力替代部分正常球團倉，在爐缸產(chǎn)生更多TiC、TiN，并充分沉積。

護爐是一場長期的戰(zhàn)斗，釩鈦球添加以后往往會影響鐵水的流動性，嚴重時導(dǎo)致爐缸不活乃至堆積的情況。通過研究，發(fā)現(xiàn)護爐是個動態(tài)平衡的過程，爐缸側(cè)壁溫度趨勢與入爐釩鈦球量成正比關(guān)系，結(jié)合圖1 中4 號高爐2019 年爐缸側(cè)壁主要監(jiān)控點溫度變化、下頁圖2 中4 號高爐入爐釩鈦球團礦單耗變化，當側(cè)壁溫度上行時，適當增加入爐釩鈦球，爐缸側(cè)壁溫度趨勢將下行，反之亦是如此。因此，為了兼顧護爐以及高效生產(chǎn)，4 號高爐采用控制適當爐溫和靈活調(diào)整入爐釩鈦球的方式，4 號高爐爐溫按照以下控制：w[Si]=0.4%～0.8%，w[S]=0.020%±0.005%，物理熱（1 500±20）℃，同時根據(jù)爐缸側(cè)壁溫度趨勢，適當調(diào)整入爐釩鈦球量。

圖1 4 號高爐2019 年爐缸側(cè)壁主要監(jiān)控點溫度變化圖

1.2 壓力灌漿

圖2 4 號高爐入爐釩鈦球團礦單耗變化圖

隨著高爐生產(chǎn)時間的延長，高爐爐缸、爐底耐材會因熱應(yīng)力長時間積壓出現(xiàn)體積異常收縮，造成磚襯與冷卻壁之間出現(xiàn)氣隙，進而造成傳熱效果變差，冷卻效果不佳，同時導(dǎo)致串煤氣現(xiàn)象，危害人身安全，嚴重影響高爐的日常點檢維護。壓力灌漿能很好的減少氣隙，促進爐缸熱量，減少串煤氣的產(chǎn)生。灌漿過程，灌漿壓力的控制尤為重要，操作不合理將導(dǎo)致高爐爐缸部分耐火材料受到破壞，4 號高爐灌漿壓力控制值：爐缸不大于1.5 MPa、風口不大于2.5 MPa、爐身不大于3.5 MPa。爐缸灌漿所用材料為：非水系碳化硅壓入料，爐身灌漿料為：非水系高鋁質(zhì)壓壓入料。

4 號高爐為了不耽誤生產(chǎn)，往往利用平時更換小套以及年修的時間來對爐缸進行灌漿，每次灌漿之后，爐缸側(cè)壁溫度都將不同程度下降，但是時間持續(xù)不長就出現(xiàn)反彈，短則半個月，長則20 d，這或與灌漿料受熱收縮，再次形成氣隙有關(guān)。隨著爐齡的不斷增長，爐身等多處地方煤氣濃度高，存在安全隱患，利用2019 年年修機會，增大爐身灌漿量，爐身灌漿后煤氣量下降明顯。

1.3 上部調(diào)節(jié)

如果將釩鈦球比作猛烈的西藥，那氣流的調(diào)節(jié)則是溫順的中藥，西藥針對性強，效果顯著，但是后遺癥也同樣重，而中藥溫順，但是見效慢，只有中西結(jié)合，才能保證長期發(fā)展。4 號高爐一直以爐況穩(wěn)定順行為基準，在氣流的調(diào)節(jié)上堅持沿用“穩(wěn)定邊緣，打開中心；穩(wěn)定中心，照顧邊緣”的裝料制度。邊緣氣流的發(fā)展，不僅加強了氣流對爐缸的沖刷，還加重了對冷卻壁的沖刷，導(dǎo)致冷卻壁破損漏水。為此，4 號高爐采用大角度布料，礦石最大角度44.5 ℃，焦炭最大角度為45 ℃（溜槽最大角度設(shè)定45.5 ℃），在抑制邊緣發(fā)展的同時，還,提高煤氣利用率，優(yōu)化經(jīng)濟指標。抑制邊緣的同時，為保證順行，減少中間環(huán)流，必須保證中心，為此，4 號高爐采用中心加焦技術(shù)，視氣流變化中心焦炭角度在13～15 ℃（溜槽最大角度設(shè)定12 ℃）區(qū)間，中心加焦量為15%～18%。

1.4 鐵口維護

隨著爐齡的增加，鐵口區(qū)域前端的耐材已經(jīng)基本被侵蝕殆盡，而起到保護作用的是泥包，通過測溫點的監(jiān)控，柳鋼可以發(fā)現(xiàn)鐵口區(qū)域溫度是最高的，因此，維護好鐵口，保證鐵口深度尤為重要。4 號高爐根據(jù)爐缸直徑，計算出鐵口深度3.0～3.1 m 為最佳，特制定爐前鐵口維護三要素：正常情況下打泥時間12 s；嚴禁潮鐵口出鐵；連續(xù)兩爐進泥量少，必須清洗泥炮。同時，在爐役后期為利于出凈渣鐵，把鐵口角度由 11°提高到 13°。

2 高效生產(chǎn)

2.1 加風增產(chǎn)

風量不變的情況下，隨著富氧率的下降，產(chǎn)量必定減少。5 月份制氧出現(xiàn)故障，富氧率直線下降，如不及時采取措施，產(chǎn)量將收到影響，4 號高爐轉(zhuǎn)變思路，以風代氧，用好風機能力，不斷加大風量，產(chǎn)量由最開始的穩(wěn)定到后來隨著風量的增大，逐步得到增加，尤其是11 月的時候，富氧率僅為3.02.在休風時間384 min 的情況下，日平均產(chǎn)量仍然高達5 782 t。

4 號高爐從年初的4 250 m3/min 到最后用完風機能力至4 450 m3/min 的一個過程。加大風量的同時，往往伴隨著熱風風壓的提高，以及中心氣流將會變寬變大，造成過吹的一個變化。因此，4 號高爐從思想上和布料制度上入手。思想上不斷鼓勵以及不斷適應(yīng)高風壓，同時學習外廠的先進操作理念。布料制度上焦炭布料環(huán)數(shù)由6 環(huán)增加至7 環(huán)，在次中心與中心之間增加一個過渡角，礦石布料則繼續(xù)往內(nèi)鋪，環(huán)數(shù)由5 環(huán)增加至7 環(huán)，拓寬礦石平臺，縮小中心無礦區(qū)，提高煤氣利用，中心氣流更加集中。

2.2 原燃料的監(jiān)控

原燃料質(zhì)量變差必然引起氣流波動，將會導(dǎo)致一系列不利于長壽的問題，甚至為保順行，被迫放開邊緣氣流，更加加重了環(huán)流對爐缸的沖刷、氣流對冷卻壁的沖刷。為了能做到快料一步，4 號高爐制定了一系列措施監(jiān)控原燃料：加強精料管理，設(shè)置合理的篩分速度；每班清篩至少兩次，及時拍照反饋情況，減少入爐粉末；每班間隔4 h 左右測一次外購焦水分，及時調(diào)節(jié)，確保爐溫穩(wěn)定；每班工長實地查看原燃料質(zhì)量。

3 結(jié)論

1）護爐是一個長期的過程，需要添加釩鈦礦、調(diào)節(jié)好氣流，再輔以灌漿、增加冷卻能力等多種手段相結(jié)合，可以實現(xiàn)高產(chǎn)護爐。

2）護爐是一個動態(tài)平衡的過程，適當調(diào)節(jié)入爐釩鈦量，能有效改善爐缸的活躍情況。

3）增加風量對于增產(chǎn)是很好的有效手段，但增加風量會伴隨熱風壓力的提高，需要改變操作思路。