河鋼宣鋼1#高爐綜合護爐技術(shù)措施

李 偉

(河鋼宣鋼公司煉鐵廠，河北 張家口 075100)

河鋼宣鋼1#高爐2008年3月15日建成投產(chǎn)，有效容積2500 m3，至今已經(jīng)運行11.7年。宣鋼1#高爐采用陶瓷杯水冷爐底爐缸結(jié)構(gòu)，爐底總厚度2800 mm，爐底下部砌筑國產(chǎn)石墨、半石墨炭磚，爐底上部砌筑國產(chǎn)微孔、超微孔炭磚，爐缸外側(cè)環(huán)砌進口炭磚，爐缸為陶瓷杯半杯結(jié)構(gòu)。由于市場原因，宣鋼1#高爐2012年9月11日停爐檢修，更換了8段銅冷卻壁、9段部分冷卻壁及鐵口組合磚，2013年3月21日開爐生產(chǎn)。截止2019年11月份生鐵產(chǎn)量總計2226.4萬噸，單位爐容生鐵產(chǎn)量8906 t/m3，開爐后歷年技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)見表1。

2017年鐵口區(qū)域碳磚溫度升高后，通過采取提高燒結(jié)礦TiO2含量提高入爐鈦負(fù)荷，加強鐵口維護，鐵口區(qū)域冷卻壁水管串聯(lián)供水改為每根水管單獨供水強化冷卻，控制有害元素等措施后，碳磚溫度下降至安全范圍。2018年4月16日爐缸炭磚T559溫度升高幅度較大，由362 ℃升高至563 ℃，2019年11月份爐缸碳磚T559、T547、T550、T381、T481、T473、T482同時升高，侵蝕區(qū)域進一步擴大，其中T482溫度達到了534 ℃，威脅到安全生產(chǎn)。經(jīng)過一系列的高效綜合護爐措施后，爐缸炭磚溫度升高趨勢得到了有效遏制，轉(zhuǎn)入安全生產(chǎn)。本文詳細(xì)介紹了兩次護爐過程中所采取的技術(shù)措施及得到的經(jīng)驗總結(jié)。

`表1 宣鋼1#高爐開爐后歷年技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)

1 爐缸炭磚溫度升高情況

開爐后不論是出現(xiàn)重大生產(chǎn)事故還是冷卻壁漏水、停爐檢修都會對爐缸碳磚造成一定的損壞，加劇爐缸碳磚的侵蝕，特別是爐役后期，部分爐缸炭磚溫度出現(xiàn)不同程度的升高現(xiàn)象時，尤其是鐵口區(qū)域，甚至出現(xiàn)了相鄰部位碳磚溫度升高的現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅安全生產(chǎn)，爐缸碳磚溫度升高情況見表2。

表2 宣鋼1#高爐爐缸炭磚溫度升高情況統(tǒng)計

宣鋼1#高爐爐缸碳磚溫度位置見表3。2018年4月14日1#鐵口倒場停用后，1#鐵口區(qū)域爐缸碳磚溫度T559呈快速升高趨勢，見圖1。2019年11月使用3#鐵口期間，由于鐵口區(qū)域渣鐵環(huán)流侵蝕加劇以及末期生產(chǎn)，造成T482溫度升高， 11月30日上升至534 ℃，見圖2，嚴(yán)重威脅安全生產(chǎn)。

2 高效綜合護爐技術(shù)措施

由于宣鋼1#高爐已經(jīng)處于爐役末期，爐缸炭磚均存在不同程度的侵蝕，所以這兩次護爐采取整體護爐與局部護爐相結(jié)合的方式。通過采取多種護爐措施，同時增加監(jiān)測手段，另外還要處理好護爐與強化冶煉的矛盾。

表3 宣鋼1#高爐各爐缸碳磚溫度位置

圖1 2018年4月爐缸炭磚T559溫度變化趨勢 圖2 2019年11月爐缸炭磚T482溫度變化趨勢

2.1 提高鈦負(fù)荷，整體護爐

TiO2還原后所形成的TiC、TiN以及固溶體Ti(C,N)熔點較高，會在冷卻強度大的部位沉積，即侵蝕較嚴(yán)重的部位，形成保護層，達到護爐的目的。由于工藝布置的特點，如果提高燒結(jié)礦TiO2含量，會造成其它不需要護爐操作的高爐鈦負(fù)荷升高，所以選擇配加鈦礦護爐。2018年4月根據(jù)T599溫度上升情況，配加鈦礦1.5t/批并增加用量至2.0t/批，PB塊礦由11%逐步減少至5%，提高鈦負(fù)荷至8 kg/t(Fe)以上。隨著爐役的延長，不僅鐵口區(qū)域爐缸碳磚溫度多次升高，其它部位碳磚溫度也出現(xiàn)升高現(xiàn)象，存在一定的安全隱患。進入2019年后階段性配加鈦礦，鈦負(fù)荷維持8 kg/t以上。2019年11月T482溫度升高，水溫差0.35 ℃，熱流強度11000 MCal/h·m2，并且侵蝕區(qū)域不斷擴大，增加鈦礦配比至2.0 t/批，鈦負(fù)荷達到10 kg/t(Fe)以上，生鐵中[Ti]含量達到了0.100%至0.150%之間。

宣鋼1#高爐2018年至2019年入爐鈦負(fù)荷見圖3，鈦礦化學(xué)成分見表4。

圖3 宣鋼1#高爐2018年至2019年鈦負(fù)荷變化趨勢

2.2 調(diào)整高爐操作參數(shù)

生鐵[Si]由0.25%～0.40%提高至0.35%～0.50%，促進鈦還原，爐渣堿度提高至1.20～1.25倍，生鐵含硫低于0.025%，生鐵一級品率≥95%，嚴(yán)禁低爐溫高硫，利于形成石墨碳和鈦沉積保護層。2018年生鐵一級品率98.48%，2019年1月至11月一級品率99.38%。

表4 鈦礦化學(xué)成分(%)

2.3 加強鐵口維護

加強鐵口維護，鐵口深度控制在3.0 m至3.2 m，鐵口深度合格率100%，嚴(yán)禁潮鐵口出鐵、悶炮操作，減少燒鐵口次數(shù)，保持全風(fēng)高壓堵口率，使用含鈦炮泥。維護鐵口泥包完整，提高鈦負(fù)荷后，及時打開鐵口，避免鐵前憋風(fēng)，破壞高爐順行，避免崩料、懸料。使用含鈦炮泥后，鐵口深度容易維護，鐵口抗渣鐵沖刷能力強，鐵口區(qū)域碳磚溫度呈緩慢下降趨勢。

2.4 堵風(fēng)口護爐，擴大局部死區(qū)

2018年4月由于提高鈦負(fù)荷和調(diào)整高爐操作參數(shù)后，護爐效果不明顯，爐缸炭磚T559溫度持續(xù)升高，4月27日爐缸炭磚T559溫度升高至563℃，水溫差0.5℃，熱流強度達到了17000 MCal/h·m2，休風(fēng)堵該部位上方的27#風(fēng)口，并且風(fēng)口長度由585 mm加長至615 mm，擴大局部死區(qū)，減輕環(huán)流侵蝕，送風(fēng)風(fēng)口面積由0.3285 m2縮小至0.3190 m2。鑒于爐缸的侵蝕狀況，2018年以來風(fēng)口全部使用長度615 mm的風(fēng)口，2019年在相應(yīng)部位使用了5個長度635 mm的風(fēng)口。2019年11月30日T482溫度上升至534 ℃，休風(fēng)堵該方位的17#、18#風(fēng)口后，T482溫度下降至正常范圍內(nèi)，12月9日捅開17#風(fēng)口，長期堵一個風(fēng)口，送風(fēng)風(fēng)口面積0.3153 m2，限產(chǎn)200 t/d控制冶煉強度。堵風(fēng)口限制冶煉強度護爐效果較好。

2.5 爐底爐缸部位灌漿

2018年利用休風(fēng)機會，對爐底、爐缸部位進行灌漿，灌漿材質(zhì)為碳質(zhì)爐基密封固化料，填充縫隙，提高導(dǎo)熱性。由于碳質(zhì)爐基密封固化料含有一定的揮發(fā)份，經(jīng)過一段時間后會形成新的縫隙，導(dǎo)熱性能下降。2019年改用鋁質(zhì)灌漿料，消除縫隙提高灌漿效果，降低灌漿成本，并處理爐基泄露煤氣，封閉、堵塞煤氣通路，效果較好。

2.6 控制有害元素

有害元素不僅影響高爐的穩(wěn)定順行，還影響高爐長壽，加劇碳磚的侵蝕，所以必須對有害元素進行控制。首先制定進廠原料各種有害元素含量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：鋅≤0.025%，鉀≤0.1%，鈉≤0.15%等，嚴(yán)格執(zhí)行進廠檢驗標(biāo)準(zhǔn)。其次，原料進廠后分類堆存，實行插牌管理，防止混料。第三，合理配礦，外粉、精粉、熔劑及返礦等循環(huán)物料的配比按53:17:30的比例燒結(jié)，高低搭配，確保燒結(jié)礦和球團礦有害元素含量可控。2018年以后宣鋼1#高爐鋅負(fù)荷低于350 g/t，堿金屬低于3 kg/t。

2.7 增加爐底冷卻水量及局部外噴水

提高軟水流量至設(shè)計值4000 m3/h，從爐體撥水，爐底軟水流量提高至600 m3/h，空冷器風(fēng)扇全開，降低水溫。同時在碳磚溫度高的區(qū)域進行外噴工業(yè)水，進一步提高爐缸部位的冷卻效果。

2.8 增加檢測手段

為加強爐缸碳磚溫度的監(jiān)測，安裝了水溫差在線監(jiān)測和貼片式爐殼溫度在線監(jiān)測，實時、連續(xù)監(jiān)測水溫差和爐殼溫度的變化情況，可追溯歷史記錄。貼片式爐殼溫度在線監(jiān)測安裝簡單易行，可隨時變更監(jiān)測位置，實現(xiàn)無線通訊，精度較高。同時手動紅外測溫槍測量爐殼溫度作為補充。目前爐殼溫度低于35 ℃，水溫差低于0.3 ℃。

3 高效護爐效果

3.1 爐缸炭磚溫度下降

2018年4月護爐操作，從配加鈦礦至爐缸炭磚T559溫度低于250 ℃，歷時23天，2019年11月份護爐操作，至爐缸碳磚T482溫度下降至安全范圍內(nèi)，歷時36天，時間短，效果良好，在較短的時間內(nèi)消除安全隱患。

3.2 護爐與強化并重

由于配加鈦礦提高鈦負(fù)荷幅度不大，生鐵中鈦含量不是很高，噸鐵渣量增加不多，高爐操作難度不大，氣流分布穩(wěn)定、受控，能夠保持全風(fēng)作業(yè)。為預(yù)防護爐操作造成鐵水流動性變差，鐵罐結(jié)蓋、結(jié)腮嚴(yán)重，影響正常運行，給高爐外圍和轉(zhuǎn)爐吹煉造成較大影響。為此，研究制定了1#高爐護爐期間確保鐵罐正常運行的生產(chǎn)組織方案，煉鐵廠負(fù)責(zé)鐵罐運行的過程管控、情況收集和罐況處理工作，鋼軋廠負(fù)責(zé)鐵罐倒鐵和配合罐況處理工作，及時拉兌鐵罐，保障鐵罐正常運轉(zhuǎn)。

宣鋼1#高爐已經(jīng)處于爐役末期，這兩次典型護爐操作是在爐缸碳磚溫度初期升高階段就引起了足夠的重視，采取了一系列的護爐措施，嚴(yán)密監(jiān)控，冶煉強度下降0.03 t/m3·d，沒有因過度護爐而導(dǎo)致爐缸堆積，技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)損失較小，不影響后續(xù)高爐技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)的改善，較好地解決了護爐與強化的矛盾。2018年4月份護爐操作前后技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)見表5。

表5 宣鋼1#高爐護爐前期、期間、后期高爐主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)對比

4 結(jié)語

(1)由于高爐處于爐役末期，在爐缸炭磚溫度升高階段就引起足夠重視，采取一定的護爐措施，宣鋼1#高爐兩次護爐，是在爐缸炭磚溫度上升階段沒有超過警戒值，就采取護爐措施的，把握護爐時機比較合適。

(2)護爐操作是采取多項、綜合措施，才能起到護爐作用，尤其是堵風(fēng)口限制冶煉強度和使用長風(fēng)口效果明顯。

(3)在高爐處于爐役后期，要樹立長期護爐觀念，維持一定的鈦負(fù)荷水平，加強鐵口維護，調(diào)整下部送風(fēng)制度，改善原燃料條件，提高焦炭熱強度，減輕環(huán)流侵蝕，降低有害元素含量，達到高爐長壽與改善技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)的統(tǒng)一，做到長壽與強化的統(tǒng)一。