津西鋼鐵2000 m3 高爐冷卻壁溫度超高控制實(shí)踐

趙建宇 仝興武

高爐冷卻壁能有效防止?fàn)t殼受熱和燒紅，維持高爐的安全生產(chǎn)，也直接制約了高爐強(qiáng)化冶煉及一代爐齡時(shí)間。因此，對(duì)于冷卻壁超高溫的問(wèn)題，必須采取控制溫度措施，使冷卻壁熱面溫度低于鑄鐵相變溫度（鑄鐵相變溫度400℃），防止冷卻壁燒漏，保護(hù)爐殼，以延長(zhǎng)高爐壽命。

1.2000m3高爐冷卻系統(tǒng)及爐況簡(jiǎn)介

1.1 高爐爐體冷卻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

津西鋼鐵2#高爐設(shè)計(jì)有限容積2000m3。高徑比2.522，屬于矮胖型高爐，共有30個(gè)風(fēng)口，爐前3個(gè)鐵口成“Y”型布置。冷卻系統(tǒng)為軟水密閉循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，由軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)、高壓凈環(huán)水系統(tǒng)組成。爐體冷卻壁、爐底、風(fēng)口大中套冷卻采用軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)。爐腹、爐腰與爐身中下部鑄鐵冷卻壁采用冷鑲氮化硅結(jié)合碳化硅磚材質(zhì)，冷卻壁供水系統(tǒng)分四區(qū)，冷卻水管以豎向方式自下而上串接，每區(qū)支管水流量控制在1330m3/H～1380m3/H。見(jiàn)表1。

表1 津西鋼鐵2000m3高爐各區(qū)域冷卻設(shè)備主要結(jié)構(gòu)

1.22000m3高爐冷卻壁存在問(wèn)題

2020年12月18日后，因環(huán)保檢查，燒結(jié)機(jī)限產(chǎn)，高爐入爐料配加部分落地礦。22日因高爐換套休風(fēng)、24日因煉鋼事故影響接鐵休風(fēng)，共計(jì)休慢風(fēng)1314分鐘，對(duì)高爐整體指標(biāo)影響較大。2021年1月，通過(guò)高爐本體冷卻壁在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)顯示，高爐本體 7段、8段、9段冷卻壁溫度（爐腹、爐腰部位）開(kāi)始出現(xiàn)超高現(xiàn)象（大于350℃）且非常不穩(wěn)定。

1.3 冷卻壁溫度超高后對(duì)產(chǎn)量指標(biāo)的影響

高爐本體7段、8段、9段冷卻壁溫度頻繁超高，操作者為保護(hù)冷卻壁不被燒損，被迫采取控制氧量甚至控制風(fēng)量的手段，產(chǎn)量指標(biāo)受到很大損失。分析冷卻壁溫度超高的原因，從根本上解決問(wèn)題，才是使高爐實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、低耗、長(zhǎng)壽的正確方向。

2.科學(xué)、合理控制冷卻壁超差過(guò)程

針對(duì)高爐冷卻壁頻繁超高導(dǎo)致各項(xiàng)指標(biāo)下滑問(wèn)題，津西鋼鐵公司及廠部多次組織專(zhuān)題會(huì)討論，最終從裝料、送風(fēng)、造渣、熱制度、入爐料管理及爐前出鐵組織六方面制定了可行的調(diào)整措施。

2.1 送風(fēng)制度調(diào)整

送風(fēng)制度調(diào)整為，加長(zhǎng)風(fēng)口長(zhǎng)度（1號(hào)、17號(hào)、29號(hào)風(fēng)口，分別從610mm、590mm、610mm調(diào)整為630mm），縮小了送風(fēng)面積，提高了鼓風(fēng)動(dòng)能及風(fēng)速，其思路就是吹透中心，壓制邊緣氣流，維持高爐順行。高爐經(jīng)過(guò)1月14日、1月26日兩次休風(fēng)調(diào)整風(fēng)口套尺寸，送風(fēng)面積縮小0.0079m2，鼓風(fēng)動(dòng)能及風(fēng)速均有提高。見(jiàn)圖1。

圖1 送風(fēng)制度調(diào)整后鼓風(fēng)動(dòng)能及標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速 噸，m/s

2.2 裝料制度的調(diào)整

高爐合理的裝料制度有利于爐內(nèi)煤氣分布，改善礦石與煤氣接觸條件，提高煤氣利用率和礦石的間接還原度，降低焦比，有利于高爐生產(chǎn)穩(wěn)定順行。

津西2000m3高爐根據(jù)入爐料質(zhì)量及高爐冷卻壁超差現(xiàn)象，以爐況順行為原則進(jìn)行調(diào)整，按照適當(dāng)發(fā)展中心、抑制邊緣的思路，分階段調(diào)整布料角度，料線由正常K:1.5m，J：1.3m做相應(yīng)調(diào)整。第一階段以大角度、負(fù)角差為主。第二階段以正角差、小角度，疏通中心氣流為主。第三階段逐步取消中心加焦，穩(wěn)定邊緣和中心氣流，提高了高爐煤氣利用率。

2.3 合理、穩(wěn)定的熱制度和造渣制度

高爐爐溫及渣堿度的不穩(wěn)定，必然使軟熔帶發(fā)生變化，易引起渣皮脫落、靜壓波動(dòng)，最終導(dǎo)致高爐煤氣流失常，冷卻壁溫度升高。

為保證高爐熱制度和造渣制度的合理、穩(wěn)定，經(jīng)研究決定以生鐵含硅Si：0.2～0.4%穩(wěn)定率≥85%，堿度1.25±0.03%，物理熱≥1480℃為操作方針；綜合負(fù)荷以提前、適度、準(zhǔn)確的調(diào)劑手段為原則，做到量化調(diào)劑，精準(zhǔn)調(diào)劑。爐溫穩(wěn)定率最終提高至98.4%。見(jiàn)圖2。

圖2 爐溫穩(wěn)定率及爐渣堿度變化 %

2.4 入爐物料質(zhì)量的管理

2.4.1優(yōu)化配礦

從配礦角度，優(yōu)化燒結(jié)礦配比，逐步降低各種除塵灰用量比例，（1月18日從4.5%減到3.5%，2月19日由3.5減到2%）減少堿金屬帶入量，提高燒結(jié)礦質(zhì)量，不斷滿足高爐生產(chǎn)要求。

2.4.2加強(qiáng)入爐料篩分管理

卷?yè)P(yáng)定期對(duì)槽下振篩調(diào)節(jié)振幅，在保證高爐料線前提下，保證最小過(guò)料量，篩透入爐料；高爐控制好槽下料流和料層厚度，保證篩凈篩透確保0～5mm＜3%；工長(zhǎng)定期清理振篩篩板，杜絕糊篩現(xiàn)象。

2.5 爐前出鐵組織

為保證爐內(nèi)渣鐵及時(shí)出凈，給活躍爐缸創(chuàng)造條件，車(chē)間提出三個(gè)鐵口輪流“零間隔”出鐵的模式，并嚴(yán)抓爐前基礎(chǔ)工藝操作管理，按標(biāo)尺穩(wěn)定打泥量，維護(hù)好鐵口泥套，校正好鐵口中心線，杜絕堵口跑泥現(xiàn)象，穩(wěn)定鐵口深度3300mm以上，實(shí)現(xiàn)放風(fēng)堵口事故為零，為爐內(nèi)穩(wěn)定順行提供外部條件。

3.調(diào)整效果

經(jīng)過(guò)2個(gè)月從裝料、送風(fēng)、造渣、熱制度、入爐料管理及爐前出鐵組織六方面調(diào)整后，2號(hào)高爐中心氣流強(qiáng)勁有力，邊緣氣流穩(wěn)定，煤氣利用由46%提升至48.52%。高爐順行得到了保障，產(chǎn)量及燃料消耗指標(biāo)對(duì)比1月份均有提升。見(jiàn)圖3、表2。

表22020年12月-2021年3月津西鋼鐵2號(hào)高爐經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

圖3 產(chǎn)量、煤氣利用、燃料比趨勢(shì)圖 噸，kg/t

4.結(jié)論

發(fā)展中心氣流維持適當(dāng)?shù)倪吘墯饬魇氰T鐵冷卻壁高爐強(qiáng)化冶煉的關(guān)鍵。

（1）裝料制度每次調(diào)整必須經(jīng)過(guò)8個(gè)冶煉周期，才可以再做下一步調(diào)整。要做到微調(diào)，逐步取消中心加焦。以發(fā)展中心氣流為原則，兼顧邊緣氣流，兩股氣流要互相匹配。

（2）高爐送風(fēng)制度的調(diào)整，要保證合理的鼓風(fēng)動(dòng)能及風(fēng)速（此次調(diào)整鼓風(fēng)動(dòng)能12000N·m/s左右，風(fēng)速260m/s左右），吹透中心，維持高爐順行。

（3）高爐要控制較高的爐溫穩(wěn)定率及合理的爐渣堿度，避免爐溫波動(dòng)帶動(dòng)軟熔帶變化，進(jìn)而穩(wěn)定渣皮，減少冷卻壁超差。

（4）控制一定壓差，減少管道氣流，穩(wěn)定操作爐型。

（5）強(qiáng)化爐前管理，采購(gòu)優(yōu)質(zhì)炮泥，確保爐內(nèi)渣鐵及時(shí)出凈，為活躍爐缸創(chuàng)造條件。