馬鋼A高爐護(hù)爐階段出渣鐵管理

郭其飛，馬昭斌

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司煉鐵總廠，安徽馬鞍山 243100）

引言

某單位A 高爐于2007 年2 月建成投產(chǎn)，有效容積4 000 m3，至今已生產(chǎn)超14年，截止2021年5月底單位爐容產(chǎn)鐵量達(dá)11 000 t/m3。高爐采用軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)、陶瓷杯炭磚水冷爐底爐缸結(jié)構(gòu)，采取的是全冷卻壁軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)，爐底水冷管設(shè)計(jì)在爐底封板下部。高爐設(shè)計(jì)內(nèi)型采用微孔炭磚加陶瓷杯綜合爐底與爐缸結(jié)構(gòu)、磚壁合一薄壁內(nèi)襯結(jié) 構(gòu)［1］。2019 年1 月 初，爐 缸11～12 層（標(biāo) 高10 790 mm）B1/B2 點(diǎn)炭磚溫度高，炭磚最小殘厚519 mm，爐缸安全進(jìn)入紅色預(yù)警狀態(tài)，高爐進(jìn)入護(hù)爐階段。

進(jìn)入護(hù)爐階段，爐缸炭磚溫度呈現(xiàn)反復(fù)升降、多點(diǎn)散發(fā)的特點(diǎn)，且集中在鐵口以下0.5～2 m 區(qū)域，如表1所示。因此出渣鐵控制和鐵口管理對(duì)于安全生產(chǎn)至關(guān)重要。通過出鐵時(shí)間、鐵流速度控制，減少嚴(yán)重侵蝕區(qū)域鐵水環(huán)流，加強(qiáng)鐵口維護(hù)與管理，滿足了渣鐵出盡的生產(chǎn)需要，同時(shí)保證了爐缸炭磚溫度在安全可控的范圍。

表1 爐缸炭磚主要侵蝕狀態(tài)

1 出鐵控制

1.1 開口鉆桿的選擇

開鐵口鉆桿的直徑選擇決定了鐵流流速，影響著高爐內(nèi)渣鐵液面的穩(wěn)定。A高爐出鐵制度采用負(fù)間隔出鐵，重疊時(shí)間15 min 左右，斷渣時(shí)間5 min 以內(nèi)。通常情況下開鐵口鉆桿使用Ф57.5 mm，控制鐵水流速在5.0～5.5 t/min。出現(xiàn)重疊時(shí)間過長(zhǎng)≥30 min，斷渣時(shí)間＞10 min 時(shí)，擴(kuò)大鉆桿直徑至60 mm，先行鐵口增加重疊時(shí)間。出現(xiàn)出鐵時(shí)間偏短，縮小鉆桿至55 mm。侵蝕嚴(yán)重區(qū)域鐵口鉆桿采用55 mm，降低鐵水流速至5 t/min，維持鐵水液面的相對(duì)穩(wěn)定，減少液面下降以及環(huán)流對(duì)爐缸的侵蝕作用。

1.2 出鐵時(shí)間控制

護(hù)爐階段，高爐控制冶煉強(qiáng)度10%，日均產(chǎn)量在8 200 t/d。單爐出鐵時(shí)間按140±10 min 控制，重疊時(shí)間15 min，保持爐內(nèi)渣鐵液面的穩(wěn)定。護(hù)爐階段出鐵時(shí)間如圖1 所示，其中出鐵穩(wěn)定率為出鐵時(shí)間在125～155 min 次數(shù)占總出鐵次數(shù)比值。高爐出鐵時(shí)間基本穩(wěn)定在135～150 min 之間，穩(wěn)定率也從60%逐步上升至85%。

圖1 A高爐護(hù)爐階段出鐵時(shí)間與穩(wěn)定率

對(duì)于炭磚溫度偏高區(qū)域鐵口，單爐出鐵時(shí)間按120±10 min控制，開口90 min后打開下一鐵口，增加重疊時(shí)間，保證渣鐵出盡的同時(shí)，減少出鐵后期鐵水環(huán)流對(duì)炭磚的沖刷侵蝕。如表2 所示，在1#鐵口區(qū)域炭磚溫度上升時(shí)，高爐進(jìn)一步控制出鐵時(shí)間至120 min，以確保爐缸安全。

表2 2019年鐵口出鐵時(shí)間對(duì)比 單位：min

1.3 重疊與斷渣時(shí)間控制

高爐憋渣鐵易導(dǎo)致爐況波動(dòng)，在組織好出鐵的同時(shí)，高爐穩(wěn)定15 min 左右的重疊時(shí)間，控制斷渣時(shí)間＜10 min，保證渣鐵出盡。護(hù)爐階段，侵蝕嚴(yán)重區(qū)域鐵口縮小鉆桿，增加重疊時(shí)間，強(qiáng)化對(duì)側(cè)鐵口的出鐵。高爐重疊與斷渣時(shí)間如圖2 所示，高爐重疊時(shí)間基本在10～15 min，斷渣時(shí)間也都基本在10 min以內(nèi)，渣鐵比在90%水平。

圖2 A高爐護(hù)爐階段重疊與斷渣時(shí)間

2 鐵口維護(hù)

2.1 鐵口深度控制

高爐鐵口區(qū)域長(zhǎng)期受到高溫、渣鐵侵蝕、機(jī)械沖刷等一系列破壞作用。爐役期間，鐵口安全始終由泥包保護(hù)著，鐵口泥包過長(zhǎng)易不穩(wěn)固，泥包過短起不到保護(hù)鐵口作用，因此必須加強(qiáng)鐵口維護(hù)，保持良好的鐵口狀態(tài)［2］。A 高爐鐵口深度按3.7～4.0 m控制，侵蝕嚴(yán)重區(qū)域鐵口深度按3.9～4.0 m 控制，鐵口深度異常及時(shí)預(yù)警調(diào)整［3］。護(hù)爐階段，鐵口合格率基本穩(wěn)定在90%左右。

2.2 開堵口操作

開堵鐵口操作是爐前作業(yè)的核心。開口過程穩(wěn)定打擊行進(jìn)速度，開漏鐵口深度低于3.7 m 的須堵上再開，嚴(yán)禁使用氧氣燒鐵口和金棒打擊鐵口，防止鐵口開漏破壞泥包的保護(hù)作用。堵口前須確定泥套面清洗干凈，杜絕堵口跑泥。堵口過程中，為減少打泥壓力的大幅變化對(duì)鐵口孔道的填充密實(shí)度以及泥包的穩(wěn)定帶來的不利影響，采取分段保壓打泥的方式，保持打泥壓力在15～22 MPa間，直至打到額定泥量，并在壓炮30 min后退炮。

2.3 炮泥使用

爐缸在安全狀態(tài)下全部使用普通炮泥，打泥量控制標(biāo)準(zhǔn)如表3 所示。進(jìn)入護(hù)爐階段后，炭磚侵蝕嚴(yán)重區(qū)域的1#鐵口采用50%普通炮泥配加50%鈦精炮泥，以增加鐵口孔道的密實(shí)度［4］。后根據(jù)爐缸炭磚溫度變化趨勢(shì)，1TH、2TH 階段使用鈦精炮泥。在炭磚溫度安全可控時(shí)，停用鈦精炮泥以減輕對(duì)爐缸活性的影響。

表3 馬鋼4 000 m3高爐鐵口深度及打泥量標(biāo)準(zhǔn)

2.4 鐵口的休止投用控制

嚴(yán)格限制各個(gè)鐵口的通鐵量上限，鐵口通鐵量控制不超過30 萬t。鐵口休止后，主鐵溝、渣溝須在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成解體、修筑、烘烤工作，做好投用準(zhǔn)備。由于鐵水的沖刷作用，新投用鐵口深度基本在3.4 m左右。為盡快恢復(fù)鐵口深度，保證爐缸和鐵口安全，在正式出鐵前兩小時(shí)，用60 mm鉆桿打開鐵口進(jìn)行重新打泥，同樣采取分段保壓打泥的方式，保證足夠的打泥壓力，壓炮30 min 后退炮，并架中火烘烤，做好正式出鐵準(zhǔn)備。

3 爐缸安全狀態(tài)

A 高爐進(jìn)入護(hù)爐階段以來，炭磚溫度多點(diǎn)階段偏高，通過出鐵控制、加強(qiáng)鐵口維護(hù)與管理、控制冶煉強(qiáng)度、加入鈦球、強(qiáng)化冷卻等護(hù)爐措施，炭磚溫度控制在安全可控范圍（如表4），保證了高爐爐役后期的安全生產(chǎn)。

表4 爐缸炭磚主要侵蝕點(diǎn)現(xiàn)狀

4 結(jié)論

（1）爐役后期，爐缸安全是高爐生產(chǎn)的重中之重。通過出鐵控制、鐵口維護(hù)等操作，能夠有效減少鐵水液面下降、環(huán)流等對(duì)爐缸炭磚的侵蝕。

（2）出鐵過程，宜控制侵蝕嚴(yán)重區(qū)域鐵口的出鐵時(shí)間和鐵水流速。同時(shí)加強(qiáng)對(duì)側(cè)鐵口出鐵，保證渣鐵出盡。

（3）細(xì)化開堵鐵口操作，杜絕鐵口開漏和堵口跑泥，能有效保證鐵口深度和密實(shí)度。

（4）炮泥使用宜根據(jù)爐缸安全狀態(tài)及時(shí)調(diào)整，避免鈦精炮泥造成鐵口難開。