衡鋼高爐全焦開(kāi)爐達(dá)產(chǎn)實(shí)踐

王 哲，胡 偉

（湖南華菱衡陽(yáng)鋼管有限公司煉鐵分廠，湖南 衡陽(yáng) 421001）

衡陽(yáng)鋼管1080m3高爐第一代爐役由中冶賽迪設(shè)計(jì)并總包，高爐于2009年5月投產(chǎn)，經(jīng)過(guò)近2年多的高產(chǎn)操作，近期爐缸溫度迅速上升，最高超過(guò)900℃，被迫進(jìn)行減產(chǎn)操作，嚴(yán)重影響了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，且若繼續(xù)進(jìn)行生產(chǎn)，存在嚴(yán)重的安全隱患，因此必須盡快進(jìn)行一次中修，解決爐缸發(fā)熱問(wèn)題，以保證高爐高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，滿足后續(xù)工藝對(duì)鐵水的要求[1]。

1 開(kāi)爐基本操作制度

開(kāi)爐焦炭全為干熄焦，水份3%～4%，正常料結(jié)構(gòu)為：焦炭、86.5%高堿度燒結(jié)礦+11%海南塊+2.5%錳礦的開(kāi)爐方法；熔劑：白云石、石灰石、硅石。采用全焦開(kāi)爐，爐缸(含死鐵層）、爐腹裝凈焦，爐腰及爐身下部裝空焦，爐身中上部裝正常料加空焦。開(kāi)爐料設(shè)定參數(shù)：風(fēng)口中心線以上焦比2.7t/t，全爐焦比3.4t/t，正常料平均焦比1.3t/t；爐渣堿度：正常料R=0.95，凈焦加空焦R=0.90；正常料壓縮率：10%，空料為15%，凈焦為16%；生鐵成分[si]3.5%，[Fe]92%；元素回收率：Fe99%，Mn50%；礦批10t，干焦批0.8t。

1.1 開(kāi)爐料核算

考慮全焦開(kāi)爐，爐缸死鐵層有部份焦炭沉積于此，不參于反應(yīng)，故本次開(kāi)爐料計(jì)算以風(fēng)口中心線為分界，計(jì)算上下兩部份爐料成分，擇中最優(yōu)利于開(kāi)爐的結(jié)構(gòu)料。風(fēng)口中心線以上焦比為2.68t/t，渣比為1.16t/t，全爐焦比為3.4t/t，渣比為1.18t/t，正常料R0.96，焦比1.33t/t，渣中鎂鋁比0.55，Al2O3含量為14.1%，全爐R0.97，鎂鋁比0.59，渣中Al2O3含量為16.1%。

1.2 送風(fēng)裝置選擇

風(fēng)口布局（4個(gè)530mm*Ф120mm+16個(gè)530mm*Ф110mm），全部斜2°?？紤]開(kāi)爐風(fēng)量較小，為保證合理的風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能，烘爐結(jié)束后用木塞及有水泥均勻堵4個(gè)風(fēng)口送風(fēng)開(kāi)爐（7#、10#、16#、19#）。

1.3 開(kāi)爐料裝制確定

本次開(kāi)爐采用帶風(fēng)裝料，送300m3/min冷風(fēng)裝料，為避免裝料過(guò)程爐料直接撞擊爐墻，爐身下部以下?tīng)t料全部采取單環(huán)布料模式：風(fēng)口中心線以下凈焦=12°K，環(huán)數(shù)=10；空焦=15°，環(huán)數(shù)=10；正常料布焦大部份采取單環(huán)，后5批采用多環(huán)，布礦采用三檔布料，（19 17 15）-＞（38 36 34）從下至上均勻遞增角度，礦環(huán)數(shù)全部采用（3、3、2），具體明細(xì)見(jiàn)表1。

表1 衡鋼高爐開(kāi)爐裝料制度

2 開(kāi)爐準(zhǔn)備過(guò)程

2.1 烘爐

高爐烘爐的目的是緩慢地去除高爐耐材砌體內(nèi)的物理水和結(jié)晶水，提高內(nèi)襯的固結(jié)強(qiáng)度，避免開(kāi)爐時(shí)因升溫過(guò)快水氣快速逸出，導(dǎo)致砌體爆裂和爐體劇烈膨脹而損傷設(shè)備，同時(shí)在一定程度上也可以消除冷卻設(shè)備的內(nèi)應(yīng)力。烘爐的重點(diǎn)是爐缸爐底[2]。

鐵口煤氣導(dǎo)出管的制作與安裝：鐵口煤氣導(dǎo)出管直徑為108mm，長(zhǎng)度為6000mm，分成兩段，前段（爐內(nèi)部分）3800mm，前端3500mm管的圓周方向鉆孔七排Φ10mm，縱向孔距為50mm；后段≤2300mm埋在鐵口孔道內(nèi)，與前段對(duì)接好，導(dǎo)出管10度角安裝，前段至爐缸中心用耐火磚支撐。每個(gè)風(fēng)口安裝一根108mm烘爐導(dǎo)管成“廠”字型伸至爐缸底部，共20根。

圖1 衡鋼高爐72h計(jì)劃烘爐曲線

3月27日12：20開(kāi)始烘爐，29日12：00結(jié)束，實(shí)際烘爐時(shí)間為4300min，烘爐期間溫度控制較好，實(shí)際烘爐曲線與計(jì)劃烘爐曲線偏差較小。為趕進(jìn)度，計(jì)劃不涼爐，后因溫度過(guò)高不便割除風(fēng)口烘爐管，降溫至60℃。

2.2 高爐本體試壓、查漏

烘爐完畢，立即組織高爐本體試壓查漏，確認(rèn)重力除塵斷閥關(guān)閉，爐頂放散關(guān)閉，爐頂氣密箱通氣冷卻，冷系統(tǒng)恢復(fù)正常，確認(rèn)各人孔封好。開(kāi)混風(fēng)閥，冷風(fēng)壓力加至50kpa-＞100kpa-＞150kpa-＞200kpa進(jìn)行分步試壓查漏，此次未進(jìn)行強(qiáng)度試壓，主要是檢查部分新更換的冷卻壁管道焊接及爐皮焊縫有無(wú)漏點(diǎn)。本次分步增壓到200kpa，期間未進(jìn)行降壓補(bǔ)焊再試過(guò)程，采取耳聽(tīng)、眼看、涂肥皂等方法一次性確認(rèn)漏點(diǎn)，停風(fēng)后再進(jìn)行補(bǔ)焊。

2.3 開(kāi)爐裝料

本次采取帶冷風(fēng)裝料模式，其目的是適當(dāng)烘干爐料，從爐頂帶走部分爐料粉塵，利于開(kāi)爐點(diǎn)火。從混風(fēng)管送冷風(fēng)300m3/min開(kāi)始裝料，冷風(fēng)走向：風(fēng)機(jī)房-＞混風(fēng)管道-＞高爐-＞爐頂散閥-＞大氣，當(dāng)料線至8m～9m時(shí)（爐身中上部），風(fēng)量加至400m3/min維持，當(dāng)料線至4m時(shí)停止裝爐，待點(diǎn)火開(kāi)爐。入爐分配：死鐵層、爐缸、爐腹裝凈焦29批，爐腰及爐身下部裝空焦11批，爐身中上部裝正常料。

3 開(kāi)爐操作

3.1 送風(fēng)點(diǎn)火

開(kāi)爐料裝料完畢，料線5m，于3月31日13：08時(shí)送風(fēng)點(diǎn)火，送風(fēng)風(fēng)量700m3/min，風(fēng)壓50kpa，初始風(fēng)溫800℃，送風(fēng)30min后，風(fēng)口相繼明亮，活躍正常。風(fēng)量維持不動(dòng)，隨著焦炭開(kāi)始燃燒，礦石受熱后開(kāi)始軟化，在小風(fēng)量，小風(fēng)速情況下，熱風(fēng)壓力緩慢上升至150kpa，風(fēng)量萎縮至200m3/min，爐料明顯感覺(jué)不透氣，料柱一直未松動(dòng)，再次去看風(fēng)口，發(fā)現(xiàn)10#、19#風(fēng)口吹開(kāi)，風(fēng)速相應(yīng)變小，在大量生礦受熱軟化后，小風(fēng)速在軟熔帶區(qū)很難穿透，導(dǎo)致壓量關(guān)系變緊，風(fēng)量萎縮。19：13～19：48休風(fēng)重新堵7#、8#、13#、14#、19#、20#共6個(gè)風(fēng)口，復(fù)風(fēng)風(fēng)量直接到1000m3/min，復(fù)風(fēng)后壓量關(guān)系寬松，22：18出現(xiàn)踏料，料線至6m，爐料開(kāi)始松動(dòng)，探尺活動(dòng)走料，壓量關(guān)系平穩(wěn)正常。重新加堵風(fēng)口后，相應(yīng)提高了入爐風(fēng)速，復(fù)風(fēng)后爐內(nèi)氣流穩(wěn)定，關(guān)系平穩(wěn)，下料正常，按正常節(jié)奏加風(fēng)，4月1日12：35透開(kāi)第一個(gè)風(fēng)口，后隨著渣鐵的排放和爐況趨于穩(wěn)順，相繼透開(kāi)剩下的風(fēng)口。

3.2 渣鐵排放

本次開(kāi)爐排渣鐵根據(jù)累計(jì)風(fēng)量和下料批數(shù)來(lái)計(jì)算爐缸渣鐵量?？紤]到全焦?fàn)t，焦炭、熔劑量較多，計(jì)算渣量1.2t/t，爐前預(yù)先做好臨時(shí)渣鐵溝。8：58時(shí)開(kāi)第一爐鐵，無(wú)渣，出鐵約50t，11：24時(shí)開(kāi)第二爐鐵，出鐵正常，爐溫[SI]=3.21，物理熱1458℃，[R]=1.16，流動(dòng)性較差，硅高石墨碳多，鐵水流動(dòng)性較差，考慮爐溫高，泡沫渣易堵水渣設(shè)備，渣鐵流動(dòng)性較差，主溝、渣、鐵溝結(jié)渣鐵嚴(yán)重，爐前工作較被動(dòng)。

4 開(kāi)爐實(shí)踐

4.1 全焦開(kāi)爐

此次開(kāi)爐為我廠高爐首次采用全焦開(kāi)爐，開(kāi)爐過(guò)程較為順利。全焦與枕木開(kāi)爐相比，一方面節(jié)省時(shí)間、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、確保施工安全；另一方面，全焦開(kāi)爐由于焦炭燃燒速度慢，上部造渣和正常料可以得到充分預(yù)熱，渣鐵進(jìn)入爐缸時(shí)熱量充足，確保首次出鐵順暢。開(kāi)爐料分為兩部分核算，以風(fēng)口中心線為界，原則是兼顧風(fēng)口中心線以上和全爐的渣量、焦比及成分等指標(biāo)在理論計(jì)算范圍之內(nèi)，使之全爐料在發(fā)生反應(yīng)時(shí)從下至上爐料成分相差不大，利于順利開(kāi)爐；正常料采取穩(wěn)定校核R，焦負(fù)荷遞增的裝料形式，使之負(fù)荷緩慢過(guò)渡，空焦與正常料很好的銜接起來(lái)，各成分不會(huì)出現(xiàn)很大波動(dòng)。

4.2 合理調(diào)整裝料制度

本次凈焦和空焦還是和以往開(kāi)爐一樣采取單環(huán)布料，在正常料上部分時(shí)采取逐角度整體逐步外推的多環(huán)布料，適當(dāng)放邊手段，利于初始煤氣流的形成和上部煤氣流的引導(dǎo)，也利于中心氣流的形成，同時(shí)兼顧邊緣，形成中心與邊緣相互照應(yīng)的兩道氣流。實(shí)踐證明，正常料分步采取多環(huán)布料，氣流形成和穩(wěn)定得到很大改善，加快了冶煉的進(jìn)程。

4.3 及時(shí)調(diào)整冶煉進(jìn)程，穩(wěn)定氣流和爐溫

開(kāi)爐點(diǎn)火36h后，風(fēng)量加全，風(fēng)速達(dá)到210m/s（有未開(kāi)風(fēng)口），礦批擴(kuò)至22t，負(fù)荷上至2.7（偏慢），第三天風(fēng)口全開(kāi)，風(fēng)量加至2700m3/min，礦批至27t，負(fù)荷3.4，爐溫稍偏上限，生產(chǎn)趨于正常?；陲L(fēng)量全，爐況順行較好，后續(xù)快速把礦批擴(kuò)至34t，焦炭負(fù)荷上至4.35，煤比135kg/t，爐溫處于正常水平，截止開(kāi)爐第四天生產(chǎn)參數(shù)恢復(fù)至正常水平。各項(xiàng)參數(shù)及時(shí)的調(diào)整到位，不但大大降低了爐前勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)組織難度，而且有利于風(fēng)量、風(fēng)壓、風(fēng)溫、頂壓以及噴煤等強(qiáng)化冶煉手段的采用。

4.4 合理調(diào)整送風(fēng)制度

堵4個(gè)風(fēng)口送風(fēng)開(kāi)爐（7#、10#、16#、19#），送風(fēng)3h后吹開(kāi)2個(gè)風(fēng)口，視當(dāng)時(shí)料柱未松動(dòng)，風(fēng)速偏小，立即休風(fēng)重新布局堵6個(gè)風(fēng)口復(fù)風(fēng)，復(fù)風(fēng)后風(fēng)量加至1000m3/min，風(fēng)速增大，爐料開(kāi)始松動(dòng)，后續(xù)視壓量關(guān)系和氣流穩(wěn)定性較好，逐步透開(kāi)風(fēng)口上風(fēng)量，截止4日風(fēng)口全部適開(kāi)，實(shí)現(xiàn)了全風(fēng)口操作，各項(xiàng)操作參數(shù)逐步調(diào)整到位，高爐生產(chǎn)進(jìn)入正軌。衡鋼高爐開(kāi)爐后達(dá)產(chǎn)達(dá)效主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 開(kāi)爐達(dá)產(chǎn)達(dá)效主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

5 結(jié)語(yǔ)

（1）衡鋼高爐開(kāi)爐采用全焦開(kāi)爐，在涼爐和裝料過(guò)程中節(jié)省了大量的時(shí)間，減少勞動(dòng)強(qiáng)度，加快高爐達(dá)產(chǎn)進(jìn)程。

（2）全焦開(kāi)爐，尤其是全干熄焦炭開(kāi)爐，由于爐料水份低，為高爐提前引氣創(chuàng)造條件。引氣進(jìn)程加快，一方面實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化冶煉，另一方面有利于增加回收煤氣，減少環(huán)境污染。

（3）此次開(kāi)爐料分階段計(jì)算，正常料焦負(fù)荷遞增的裝料形式，很大程度利于上部煤氣流的引導(dǎo)，為后續(xù)加快冶煉進(jìn)度創(chuàng)造條件。

（4）在爐況順行較好，爐缸溫度充沛前提下，可適當(dāng)加快上焦炭負(fù)荷，盡快把熱制度降至合理水平，利于爐前工作展開(kāi)和渣鐵排放以及后續(xù)參數(shù)的調(diào)整。

（5）開(kāi)爐前期風(fēng)量較小，期間可能會(huì)有影響加風(fēng)進(jìn)度的其他因素，導(dǎo)致慢風(fēng)時(shí)間較長(zhǎng)，影響到爐況恢復(fù)。從實(shí)踐證明，建議送風(fēng)堵1/3風(fēng)口，保證前期合理的風(fēng)速，利于冶煉進(jìn)程，后續(xù)可視爐況恢復(fù)情況加速開(kāi)風(fēng)口進(jìn)度。