長(zhǎng)鋼9 號(hào)高爐爐前均衡出鐵管理探析

閆 波， 霍育軍

（首鋼長(zhǎng)治鋼鐵有限公司煉鐵廠， 山西 長(zhǎng)治 046031）

9 號(hào)高爐于2019 年4 月實(shí)施大修改造工程后，對(duì)爐前出鐵場(chǎng)進(jìn)行了平坦化改造，引入了擺動(dòng)溜槽撥罐出鐵技術(shù)和嘉恒法渣處理工藝。隨著高爐強(qiáng)化冶煉的進(jìn)行，鐵水產(chǎn)量逐步提升，對(duì)爐前管控也越來(lái)越嚴(yán)格。為了適應(yīng)高爐強(qiáng)化冶煉的需要，在爐前管控及組織方面做了大量工作，取得了一些經(jīng)驗(yàn)，為提高高爐冶煉強(qiáng)度奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 現(xiàn)存問(wèn)題

1.1 出鐵場(chǎng)布置

9 號(hào)高爐設(shè)2 個(gè)鐵口，夾角為80°，共用一矩形出鐵場(chǎng)。每個(gè)鐵口擁有獨(dú)立的泥炮、開(kāi)口機(jī)、擺動(dòng)溜槽等設(shè)備，泥炮和開(kāi)口機(jī)布置于同側(cè)。出鐵場(chǎng)下布置4條鐵路線，其中2 條鐵路線由2 個(gè)擺動(dòng)流嘴共用，作為出鐵主輔線路，另2 條鐵路線為運(yùn)輸線。出鐵制度為雙鐵口輪流出鐵，無(wú)法做到重疊出鐵，隨著冶強(qiáng)不斷提高，若不能及時(shí)打開(kāi)鐵口，爐內(nèi)易發(fā)生憋風(fēng)現(xiàn)象，影響爐況順行。

1.2 出鐵間隔較長(zhǎng)

堵口后困鐵時(shí)間、走罐拉運(yùn)下?tīng)t對(duì)位時(shí)間、開(kāi)鐵口時(shí)間的總和為出鐵間隔時(shí)長(zhǎng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，2020 年出鐵間隔在28～40 min，其中走罐至下?tīng)t鐵次對(duì)位時(shí)間約占20 min，占比最大。主要原因在于：

1）出鐵線僅能單方向（由南向北）進(jìn)出罐，無(wú)法做到雙向進(jìn)出罐，同時(shí)引入了鐵水罐開(kāi)揭蓋工藝，進(jìn)罐時(shí)間又進(jìn)一步延長(zhǎng)。

2）為更好服務(wù)于煉鋼工序，公司推行鐵水“一罐到底”工藝，其核心技術(shù)是高爐精準(zhǔn)出鐵、鐵水運(yùn)輸、向轉(zhuǎn)爐兌鐵水的整個(gè)過(guò)程均使用同一個(gè)鐵水罐，中途不倒罐。高爐鐵水罐直接進(jìn)轉(zhuǎn)爐，節(jié)省了煉鋼的鐵水包，減少了鐵水二次倒罐環(huán)節(jié)，避免了鐵水溫降、鐵水飛濺損失和環(huán)境污染，同時(shí)節(jié)約了混鐵爐等相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用[1]。為滿(mǎn)足“一罐到底”需求，目前公司配備一種容量鐵水罐，最大凈裝鐵水量75 t，罐裝鐵量按預(yù)約裝鐵，裝鐵量約55～65 t。因鐵水罐容量小，為保證高爐來(lái)風(fēng)，鐵罐數(shù)需備足“5+1”個(gè)罐以上，休風(fēng)時(shí)，為出盡渣鐵，按“7+1”備罐或南北鐵場(chǎng)同時(shí)出鐵（南場(chǎng)備罐“1+1”、北場(chǎng)備罐“4+1”)組織。鐵次所需鐵罐數(shù)量多造成編組、對(duì)位時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)罐易晚點(diǎn)。

3）鐵口維護(hù)不到位，鐵口深度深淺不一。鐵口過(guò)深、難開(kāi)，會(huì)使出鐵間隔延長(zhǎng)。鐵口淺，雖易于維護(hù)，好開(kāi)鐵口，但不利于高爐的長(zhǎng)壽，出鐵后爐缸的渣鐵液面仍處于較高水平，不利于促進(jìn)爐況穩(wěn)定順行。

1.3 爐型及爐況影響較大

2021 年采用以燒結(jié)礦為主的爐料結(jié)構(gòu)，具體為燒結(jié)礦配比80%～84%，球團(tuán)礦配比3%～6%，生礦配比12%～15%。此種爐料結(jié)構(gòu)相對(duì)于低燒結(jié)配比的爐料結(jié)構(gòu)，其軟熔帶低而厚，隨著高爐產(chǎn)量提高和焦比降低，焦炭負(fù)荷逐步加重，焦窗減小，爐內(nèi)壓差升高，易造成憋風(fēng)現(xiàn)象，導(dǎo)致?tīng)t溫被迫波動(dòng)。在爐溫波動(dòng)較大情況下，當(dāng)爐溫高時(shí)，渣鐵流動(dòng)性惡化，渣鐵未出凈，鐵口易來(lái)風(fēng)；爐溫低時(shí)，鐵口不易來(lái)風(fēng)，鐵口出鐵均勻性打破，最大出鐵量相差300 t。

2 改進(jìn)措施

隨著產(chǎn)量任務(wù)不斷加重，重視爐前管理、爐內(nèi)外統(tǒng)一管理及雙鐵口均衡出鐵則顯得尤為重要。通過(guò)不斷摸索與總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了生鐵產(chǎn)量3 860 t/d，利用系數(shù)3.56 t/（m3·d）的目標(biāo)。

2.1 縮短出鐵間隔

保證合理的出鐵間隔能夠達(dá)到南北鐵口出鐵均勻的目的，降低出鐵不均對(duì)高爐的影響，為強(qiáng)化冶煉創(chuàng)造有利條件。受高爐自身?xiàng)l件限制，走罐至下?tīng)t對(duì)罐時(shí)間較長(zhǎng)，約30 min，在不加大設(shè)備投入改造的基礎(chǔ)上，采取對(duì)外強(qiáng)化溝通聯(lián)系、對(duì)內(nèi)推行“列車(chē)頭式”作業(yè)管理模式，對(duì)鐵路線路進(jìn)行改造，對(duì)出鐵線與運(yùn)行線增加岔道，縮短重罐等待時(shí)長(zhǎng)，降低出鐵間隔，從而為強(qiáng)化冶煉、縮短出鐵時(shí)長(zhǎng)及均衡出鐵創(chuàng)造條件。

2.2 制定爐前操作標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)

2.2.1 日爐次標(biāo)準(zhǔn)

日爐次標(biāo)準(zhǔn)≥13 爐，比例達(dá)到90%以上。確定合理的出鐵次數(shù)，按照日產(chǎn)量和安全容鐵量計(jì)算出高爐

式中：Vn為鐵口中心線到風(fēng)口中心線之間的爐缸容積（以無(wú)渣口高爐以風(fēng)口中心線與鐵口中心線的距離減0.5 m 計(jì)算），m3；ρ鐵為鐵水密度，取7.0 t/m3；0.6 為安全系數(shù)。

按日產(chǎn)量3 850 t/d 計(jì)算，日出鐵爐次應(yīng)為9 爐次。按高爐實(shí)際運(yùn)行情況，在南、北兩個(gè)出鐵場(chǎng)交替出鐵的情況下，兩次出鐵間隔時(shí)間約為30～35 min，出鐵時(shí)長(zhǎng)維持在70 min，則日出鐵次數(shù)為13 爐次。隨著產(chǎn)量增加，鐵次適當(dāng)增加，確定了爐前日出鐵爐次為13～14爐次的攻關(guān)目標(biāo)。

2.2.2 鐵量差、流速、開(kāi)孔方式標(biāo)準(zhǔn)

為做到及時(shí)排凈渣鐵，滿(mǎn)足均衡出鐵要求，確定爐次鐵量250～350 t，鐵量差在10%以?xún)?nèi)，鐵水流速3.5～4.5 t/min。保持適宜的渣鐵流速，對(duì)按時(shí)出盡渣鐵、爐況穩(wěn)定順行和沖渣安全有重要影響。渣鐵流速與鐵口直徑、鐵口深度、炮泥強(qiáng)度（耐腐蝕與溶蝕能力）、出鐵口的內(nèi)徑粗糙程度、爐缸鐵水和熔渣層水平面厚度、爐內(nèi)的煤氣壓力等因素相關(guān)。其中渣鐵流速對(duì)鐵口直徑的影響最大，與渣鐵侵蝕掉的炮泥量成正比[2]。

在對(duì)鐵孔孔徑的維護(hù)上：一方面選擇質(zhì)量穩(wěn)定的炮泥供應(yīng)商，并能根據(jù)實(shí)際需求對(duì)炮泥性能進(jìn)行改進(jìn)；另一方面規(guī)范開(kāi)口方式，選用Φ55 mm、Φ50 mm的標(biāo)準(zhǔn)鉆頭進(jìn)行開(kāi)孔作業(yè)，Φ55 mm 的鉆頭預(yù)鉆1.8 m，可縮短出鐵間隔，對(duì)位后鉆至2.0 m，Φ50 mm 鉆頭鉆至2.3 m，鋼釬捅開(kāi)鐵口，嚴(yán)禁潮濕鐵口出鐵，從而形成鐵口直徑合適、鐵口孔壁直且光滑、液態(tài)渣鐵以穩(wěn)定的股流從鐵口流出而不會(huì)四處噴濺的理想鐵口孔道。

2.2.3 鐵口深度標(biāo)準(zhǔn)

鐵口深度通常為鐵口區(qū)域爐墻厚度的1.2～1.5倍，高爐爐墻厚度1.9 m，則鐵口深度應(yīng)在2.3～2.9 m，結(jié)合實(shí)際情況，確定了鐵口深度在2.4～2.6 m。

2.2.4 打泥量標(biāo)準(zhǔn)

穩(wěn)定的泥量是保證鐵口深度的必要條件。出鐵量、出鐵間隔、冶煉強(qiáng)度等對(duì)打泥量皆有影響。打泥量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)是“鐵口深度正常，開(kāi)口時(shí)鐵口堵泥潤(rùn)而不濕、實(shí)而不硬”[3]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，炮泥使用量在（2±0.5）格左右時(shí)，能保證鐵口深度。出鐵量大時(shí)取上限，反之取下限；鐵口較深、潮泥量較大時(shí)取上限，反之取下限；渣鐵未出凈時(shí)取上限，反之取下限等。

2.3 做好特殊爐況下的出鐵組織

由于高爐僅有兩個(gè)鐵口，在鐵溝澆筑、更換擺動(dòng)溜槽、渣壕修補(bǔ)時(shí)只能采用單鐵口出鐵。為保證單鐵口出鐵期間高爐生產(chǎn)穩(wěn)順、安全，制定了《單鐵口出鐵管理辦法》，明確了澆筑前對(duì)渣處理系統(tǒng)的確認(rèn)、爐前重點(diǎn)設(shè)備過(guò)剩維護(hù)及應(yīng)急預(yù)案的制定。對(duì)單鐵口出鐵期間的管理進(jìn)行升級(jí)，并采取以下措施：改用快干、快速燒結(jié)炮泥，以保證在單鐵口連出期間鐵口工作穩(wěn)定，渣鐵排放干凈順暢；避免燒鐵口、燜炮、潮鐵口出鐵等不利于鐵口通道穩(wěn)定的操作；保證爐溫穩(wěn)定，w（Si）=0.30%～0.60%，鐵水爐溫在1 460～1 500 ℃；鐵水罐實(shí)行拉重配空，過(guò)渡罐要求使用鐵次≤3 次，縮短進(jìn)罐時(shí)間。

2.4 加強(qiáng)爐前設(shè)備管理

提升爐前設(shè)備管控水平，杜絕因設(shè)備故障導(dǎo)致的慢風(fēng)和休風(fēng)。在定風(fēng)量操作下，無(wú)計(jì)劃慢風(fēng)、休風(fēng)，將嚴(yán)重破壞高爐冶煉進(jìn)程，破壞生產(chǎn)穩(wěn)定持續(xù)性。重視爐前的設(shè)備管理是爐前出鐵的必要條件，要按鐵次對(duì)爐前四大設(shè)備（泥炮、開(kāi)口機(jī)、?；[動(dòng)溜槽）進(jìn)行點(diǎn)檢，杜絕隱患出鐵。為保證出鐵安全，對(duì)鐵水罐實(shí)行軌道衡稱(chēng)重，鐵水罐皮重達(dá)到120 t 時(shí)，開(kāi)啟聲光報(bào)警，特殊情況下通過(guò)鐵水罐窺視孔觀察罐內(nèi)液面情況，進(jìn)行放鐵操作。

2.5 加強(qiáng)爐內(nèi)外統(tǒng)一管理

爐內(nèi)外管理統(tǒng)一是適應(yīng)高爐快節(jié)奏生產(chǎn)需求的管理模式，要求值班工長(zhǎng)落實(shí)《爐前出鐵制度》，對(duì)爐前操作行為進(jìn)行規(guī)范，并根據(jù)爐內(nèi)情況指導(dǎo)爐前出鐵?！稜t前出鐵制度》主要包括出鐵前的檢查確認(rèn)，開(kāi)鐵口方式的指導(dǎo)與要求，出鐵中的出鐵速度、擺罐確認(rèn)及堵口情況的及時(shí)掌握。此外，工長(zhǎng)還需掌握爐內(nèi)外情況，做到爐內(nèi)爐外統(tǒng)一管理，以達(dá)到均衡出鐵的要求。

3 結(jié)語(yǔ)

自2019 年開(kāi)爐以來(lái)，9 號(hào)高爐持續(xù)穩(wěn)定順行、高產(chǎn)高效，目前生鐵產(chǎn)量穩(wěn)定在3 850 t/d 左右，2020—2021 年日均爐次為13.7，鐵口合格率90%，全風(fēng)堵口率99%，正點(diǎn)出鐵率100%。爐前作業(yè)水平的高低直接影響爐內(nèi)順行，高爐爐前安全、穩(wěn)定、均衡出鐵，是高爐穩(wěn)定順行的保障。爐前作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、作業(yè)原則和制度的制定，以及由此形成切實(shí)有效的運(yùn)行模式，是強(qiáng)化冶煉下均衡出鐵的保障。在單鐵場(chǎng)雙鐵口輪流出鐵的出鐵制度下，提升爐前組織管理水平，最終實(shí)現(xiàn)了渣鐵均衡出凈及“爐內(nèi)爐外良性互動(dòng)”。