爐前精細化管理生產(chǎn)實踐

張永平，張文政

（天津市新天鋼聯(lián)合特鋼有限公司）

0 引言

隨著高爐強化冶煉技術(shù)的發(fā)展，高爐利用系數(shù)都在逐步提高，鐵水產(chǎn)量不斷增加。為了確保高爐出凈渣鐵，爐前出鐵次數(shù)不斷增加、出鐵時間明顯縮短，導致開、堵鐵口用炮泥、鋼釬等生產(chǎn)物資消耗增加。

本文介紹了天鋼聯(lián)合特鋼公司（后稱聯(lián)合特鋼）高爐出鐵場現(xiàn)狀，分析了目前其存在的問題，以此確定了爐前精細化管理的攻關(guān)任務(wù)和目標。為改善高爐出鐵狀況，提出了高爐合理出鐵次數(shù)的確定，鐵口深度的選擇，爐前設(shè)備管理維護，炮泥質(zhì)量控制，泥套選擇等改進措施。措施實施后，爐前出鐵情況明顯好轉(zhuǎn)，達到了預(yù)期的效果。

1 爐前出鐵現(xiàn)狀分析

目前聯(lián)合特鋼爐前出鐵的主要問題是，在出鐵情況不好或想提高鐵水產(chǎn)量時，只是單純增加出鐵次數(shù)，不考慮其它因素。實際上出鐵次數(shù)增加，會造成出鐵時間縮短，只是尋求了心理安慰，結(jié)果得不償失。單純增加出鐵次數(shù)會引發(fā)高爐出鐵的一系列問題：

（1）為追求鐵次，關(guān)注重點只是鐵口好不好開，甚至是放棄了對炮泥質(zhì)量的要求。現(xiàn)場存在為追求鐵口好開，降低了炮泥強度，而不去提高開口機能力的傾向。

（2）出鐵頻次的增加，降低了炮泥的燒結(jié)時間，潮鐵口出鐵幾率大幅增加，使炮泥的抗渣性進一步降低。

（3）出鐵次數(shù)越多，炮泥抗渣性越差，爐內(nèi)渣鐵總是處于出不凈狀態(tài)，實際上減小了爐缸有效工作容積，完全與理想狀態(tài)的“空爐缸”操作相背離。

（4）維持同樣的鐵口深度打泥量差異較大，造成鐵口維護困難，增加了爐前操作難。

（5）增加出鐵次數(shù)，提高了爐前開、堵鐵口設(shè)備操作頻次，而爐前開、堵鐵口設(shè)備笨重、慣性大，增加出鐵次數(shù)加重了爐前設(shè)備操作負荷和損壞進程，同時也加重了鐵口區(qū)域的損壞進程。

2 改善爐前出鐵的措施

2.1 合理出鐵次數(shù)的確定

高爐的出鐵次數(shù)取決于高爐的安全容鐵量和出鐵速度。高爐合理的安全容鐵量和出鐵速度是保障高爐合理出鐵次數(shù)的前提。

圖2為L2線高密度電法剖面分析可知：電阻率大致均勻分布，物性層位清晰，有一定規(guī)律，能夠反映壩區(qū)基巖內(nèi)部情況及破碎、巖溶發(fā)育情況。表層覆蓋層黃土、碎石、角礫土和下伏強風化基巖，電阻率阻值較低，下部巖石完整，在剖面圖上表現(xiàn)為高阻。點號220～330位置埋深10～30 m處視電阻率曲線變化劇烈，且呈“U”型低阻異常，推測在該處巖石較破碎。在點號460～600位置埋深10～40 m阻值較低，推測該處裂隙發(fā)育，巖石破碎。

2.1.1 高爐安全容鐵量的優(yōu)化控制

高爐的安全容鐵量受爐缸尺寸和爐內(nèi)死焦堆的大小制約，高爐爐缸尺寸隨著高爐的建成是固定的，所以高爐的安全容鐵量取決于爐內(nèi)死焦堆的大小，當爐內(nèi)死焦堆變大時，高爐的安全容鐵量將會變小，從而需要出鐵次數(shù)的增加，因此首先需要控制爐缸死焦堆的體積。

2.1.2 高爐出鐵速度的優(yōu)化控制

出鐵速度是控制出鐵次數(shù)的有效手段，同時受炮泥質(zhì)量和鉆頭尺寸的影響，因此要加強炮泥質(zhì)量監(jiān)控，定期化驗炮泥的成分，保證炮泥的耐沖刷和抗侵蝕強度。

為了保證爐缸及時出凈渣鐵，實際生產(chǎn)中應(yīng)控制出鐵速度略大于渣鐵生成速度，壓縮出鐵間隔，達到合理的出鐵次數(shù)。鉆頭的尺寸大小直接決定了鐵水孔道的大小，鐵水孔道一般選擇分段喇叭狀。出鐵口最初的孔徑是通過開口機鉆頭直徑的改變來控制的，但由于出鐵過程中，鐵口直徑因鐵水的沖刷不斷增大，最初應(yīng)開多大直徑的鐵口，應(yīng)綜合鐵口的擴徑速度來確定，一般鉆頭直徑變化為Φ40 mm～60 mm。適宜的出鐵口孔徑應(yīng)能保證高爐爐缸內(nèi)積存鐵水和熔渣的生成速度與通過出鐵口排出速度相吻合，這樣可延長每次出鐵時間[1]。鐵口通道前期較小，出鐵速度較慢，隨著出鐵時間推移，鐵口通道受鐵水和熔渣的沖刷不斷加大，這時出鐵速度不斷加大，當出鐵速度大于鐵水的生成速度時，爐缸儲鐵量不斷下降。

2.2 合理鐵口深度的選擇

鐵口深度與高爐的容積和冶煉強度有關(guān)，一般要求鐵口深度為爐墻厚度的1.3～1.5倍，隨著高爐的容積增大，鐵口深度也不斷增加。

日常生產(chǎn)中鐵口的深度主要與爐缸泥包的大小有關(guān)，泥包的形成與打泥速度和打泥量有關(guān)，打泥速度過快，泥包在爐缸內(nèi)不能很好的形成，受到鐵水的漂浮，造成炮泥的浪費。打泥操作與打泥速度大小、打泥壓力高低和人為的停頓有關(guān)，為了保證鐵口深度，一般爐前操作采取分階段打泥，控制合理的打泥速度，來維護泥包的大小。打泥量要三班統(tǒng)一，不能由于操作者不同，造成打泥量出現(xiàn)較大的差異。目前聯(lián)合特鋼開發(fā)了一整套爐前精準打泥系統(tǒng)，通過流量傳感裝置計算出打泥量，能夠有效的控制打泥量，從而避免鐵口深度的波動、保證有效的鐵口深度。

2.3 加強爐前設(shè)備的操作與維護

高爐爐前的主要設(shè)備是泥炮、開口機。加強爐前設(shè)備的維護工作，確保爐前設(shè)備的穩(wěn)定運行，是保障出鐵操作順利進行的保障。

2.3.1 加強開口機的操作與維護

開口機的作用是鉆開出鐵口，保證鐵水順利的流出，開口機主要包括鋼釬鉆桿和液壓系統(tǒng)，開口機型式不同，開口效果差異很大。開口機的維護目的是根據(jù)現(xiàn)場情況保證開口機開口的穩(wěn)定性，鉆桿送進平穩(wěn)。而要提升開口機的開口能力，主要工作應(yīng)放在鉆頭冷卻上。針對鐵口工作狀態(tài)的不同，鉆頭直徑大小的匹配會有很大改變，要及時調(diào)整，否則會出現(xiàn)鐵口眼偏移、角度改變、孔道內(nèi)壁改變等問題。

2.3.2 優(yōu)化泥炮工藝參數(shù)

根據(jù)鐵口狀況，要確定合理的打泥系統(tǒng)壓力，合理的泥炮回轉(zhuǎn)速度，消除野蠻操作。泥炮的使用必須協(xié)調(diào)好設(shè)備與工藝崗位之間的“度”，主要問題集中在液壓系統(tǒng)壓力和回轉(zhuǎn)時間的確定上，必須要有合理的定位，無原則的傾向任何一方都會出問題。

（1）優(yōu)化液壓炮回轉(zhuǎn)速度。堵鐵口過程中存在二次撞炮現(xiàn)象，也有現(xiàn)場操作工人用撞炮來代替人工清理泥套，這些現(xiàn)象都是液壓炮回轉(zhuǎn)速度過快引發(fā)的，實際生產(chǎn)中液壓炮要嚴格限制回轉(zhuǎn)速度，尤其是上炮速度。一般全行程上炮時間為8～12 s，在實際調(diào)試設(shè)備時，應(yīng)以滿足生產(chǎn)要求的前提下，盡可能降低上炮速度為宗旨。上炮速度有效的其實只是接近鐵口的區(qū)段，液壓炮回轉(zhuǎn)與機械連桿機構(gòu)不同，全行程速度分布不同，可根據(jù)現(xiàn)場情況確定液壓炮在不同階段合理的回轉(zhuǎn)速度。實際操作中，只要一次上炮聽到二次反彈撞擊的聲音，一定是速度過快了，必須降低速度。

（2）優(yōu)化液壓系統(tǒng)壓力。嚴格限制液壓系統(tǒng)壓力不超設(shè)計壓力，一般22～25 MPa完全可以滿足生產(chǎn)要求，進一步提高只會增加跑冒滴漏，損壞密封，甚至在運行中“崩管”，出現(xiàn)安全生產(chǎn)事故。

（3）要重視液壓系統(tǒng)蓄能器的維護。液壓系統(tǒng)蓄能器可以保障液壓系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定，以及液壓系統(tǒng)增容和應(yīng)急狀態(tài)下的使用，尤其是在液壓系統(tǒng)配置能力不足的情況下，作用更加明顯。爐前操作人員應(yīng)熟練蓄能器的工作原理，熟練掌握蓄能器的應(yīng)用，以避免因此出現(xiàn)安全事故。

2.4 改善炮泥質(zhì)量

提升炮泥質(zhì)量，要求炮泥具有耐高溫、抗渣性好，鐵口無煤氣泄漏、無噴濺，燒結(jié)性能好、快干、速硬，塑性值合適、開口性能好等性能；且具有一定的氣孔率利于揮發(fā)份溢出，消除潮泥。寒冷地區(qū)冬季炮泥一定要做蒸箱加熱，禁止通過烤炮的方式加熱炮泥。

為保證炮泥質(zhì)量滿足高爐強化冶煉的要求，做好炮泥的跟蹤檢查，掌握炮泥的成分變化，做好炮泥改善前后成分對比分析和數(shù)據(jù)積累，與炮泥廠家共同攻關(guān)，做好炮泥質(zhì)量的改善工作。同時要重點關(guān)注炮泥的抗渣性，不斷提高炮泥的抗渣性能，炮泥的抗渣性不提高，所有工作基本上都是前功盡棄。

2.5 泥套的選擇

采用澆注泥套，提升泥套工作壽命，穩(wěn)定鐵口工作狀態(tài)。泥套制作以及堵口操作要規(guī)范，要準備好必要的泥套制作、維護使用的工具或耗材。長期使用搗打料泥套的高爐轉(zhuǎn)變?yōu)闈沧⒘夏嗵?，需要專人跟蹤指導，直到爐前人員完全接受轉(zhuǎn)變，并能夠自主制作維護。

細化泥套維護操作。要使用專用泥套澆注料，規(guī)范泥套制作程序，規(guī)范液壓炮控制及使用，控制鐵口煤氣泄漏。沒有爐門板的鐵口，應(yīng)考慮加爐門板，以提高泥套工作的穩(wěn)定性。正面爐門板應(yīng)使用鑄鐵材質(zhì)。

3 結(jié)語

本文通過對聯(lián)合特鋼高爐出鐵過程存在問題的分析，提出了改善高爐出鐵狀況的技術(shù)措施。實踐證明，通過實施這些技術(shù)措施，爐前出鐵情況明顯好轉(zhuǎn)，出鐵時間、出鐵次數(shù)有了很大的改善。不僅降低了爐前鉆桿、炮泥等生產(chǎn)物料的消耗，而且做到及時均勻出凈渣鐵，保障了高爐爐況的順行，為高爐強化冶煉起到了積極的作用。同時還延長了爐前設(shè)備的使用壽命，減少了工人的勞動強度，改善了爐前工作環(huán)境，減少對環(huán)境的污染，社會效益和經(jīng)濟效益顯著。