高爐快速開爐新技術的應用實踐

李萬全

(河鋼集團有限公司，河北 石家莊 050023)

高爐開爐是一項復雜、繁瑣的系統(tǒng)工作，涉及到聯(lián)動試車、烘爐打壓、爐內裝料、送風點火、爐前出渣出鐵組織等各個方面，其中開爐裝料料制的選擇、送風參數(shù)的確定以及第一爐渣鐵能否出凈是決定開爐效果好壞的關鍵，這些不僅決定了加風達產的進程，也對后續(xù)高爐強化冶煉有深遠的影響。經過數(shù)十年的不斷發(fā)展和改進，目前試驗出幾項開爐新技術，在國內多座高爐成功應用并取得較好的效果，被大家普遍認可和采納。

1 全焦開爐技術

高爐開爐爐缸填充傳統(tǒng)普遍采用枕木填充方式，近幾年部分高爐逐步開始應用全焦填充方式開爐，在國內應用實踐結果顯示，兩種開爐方式均可達到預期的開爐效果。與傳統(tǒng)的枕木填充方式相比，全焦開爐省去了涼爐、拆卸風管、風口二套、小套、裝入枕木、再回裝風口小套、二套等步驟，比傳統(tǒng)枕木+木材開爐節(jié)約時間50小時左右，具有開爐工期短、成本低、人工勞動強度低的優(yōu)點，但同時也面臨送風初期著火難、爐缸升溫慢、爐料下降空間不足、料速慢等問題，特別是大型高爐應用全焦開爐方式，優(yōu)勢明顯但也面臨較大的挑戰(zhàn)，為了克服以上技術難點，發(fā)揮全焦開爐的優(yōu)勢，需要從配料、裝料、送風操作等多方面進行精心準備，主要采取的措施有：

1.1 鐵口預埋氧槍操作

全焦開爐死鐵層及爐缸中下部填充的都是冷焦炭，因而初期爐缸溫度較低。在送風初期，通過鐵口預埋氧槍通入氧氣和空壓風，自下而上加熱爐缸特別是鐵口區(qū)域，熱量損失小、熱效率高，有利于快速提高爐缸溫度[1]，保證了送風后渣鐵熱量充足，增加渣鐵熱量儲備，不需要長期維持過高的爐溫來加熱爐缸，降爐溫時間短，有利出好第一次鐵和快速加風，加快開爐達產進程。

預埋氧槍需安裝流量計、逆止閥、溫度傳感器(如圖1所示)，氧槍長度根據(jù)鐵口深度確定。鐵口預埋氧槍在檢漏試壓完成后，與焊補漏點、風口堵泥、鐵口保護板安裝等相關工作同步進行；氧槍在開爐料至鐵口中心線上部即可開始點火加熱爐缸[2]。

圖1 預埋的氧槍圖片

某2500 m3高爐應用鐵口預埋氧槍技術，先后在四個鐵口均安裝氧槍進行點火用氧槍加熱爐缸24小時，每支氧槍氧氣流量300 m3/h，氧氣壓力0.6 MPa以上，空壓風壓力0.4 MPa以上，將氧槍置于開口機上送入鐵口，氧槍插入深度3.5 m左右。按鐵口4、1、3、2的順序進行插槍作業(yè)，先插入1顆氧槍，待爐內焦炭點著后插入后續(xù)氧槍加熱爐缸，最終將爐缸溫度提升至1400 ℃以上。送風后4小時左右，拔出氧槍查看噴渣鐵情況，優(yōu)先拔出不出鐵鐵口氧槍， 出鐵鐵口依據(jù)噴渣鐵情況確定出鐵組織進度。

某2800 m3高爐應用鐵口預埋氧槍技術開爐，氧槍長度5500 mm，通氧總流量2000 m3/h，氧氣壓力0.9 MPa，空壓風壓力0.45 MPa。最終將爐缸溫度提升至1400 ℃以上(根據(jù)火焰溫度判斷爐缸加熱情況)。

由于開爐前氧槍加熱爐缸充足，爐缸熱狀態(tài)良好，高爐不必維持長時間的高爐溫來加熱爐缸，使得爐溫控制反應較快，高爐溫維持時間短，降爐溫速度快，不必過多擔心爐溫低渣鐵出不凈，避免了以往開爐爐溫反復的弊端，加快了加風進度，為爐況快速恢復達產達效創(chuàng)造了有利的條件。

1.2 合理的焦炭負荷

為了降低軟熔帶形成期對爐內透氣 性的影響同時利于初期爐缸蓄積熱量， 正常料采取固定焦批、礦批逐漸增大的分段加負荷技術進行裝料(見表1)。開爐裝料選擇比枕木開爐低10%左右的總焦比，多層分段配料都滿足合理的爐渣成分要求。其中四元堿度控制在高爐正常生產水平，Al2O3在13%～14%，較高的MgO/Al2O3在0.6～0.7，開爐初期出渣良好。開爐焦炭采用干熄焦，可減小水分蒸發(fā)對上部料柱透氣性的影響，對開爐加風有積極的作用。

表1 某2500 m3高爐開爐料

某2500 m3高爐全爐料配置采用三段式過渡死鐵層、爐缸、爐腹、爐腰、爐身下部2米裝凈焦，爐身下部2米以上裝2米空焦，2.5負荷料裝到正常料線3米處(如圖2所示)。

圖2 高爐開爐料示意圖

某2800 m3高爐開爐配料相關參數(shù)選擇是：總焦比3.2 t/t·p，正常料焦比800 kg/t·p，焦批15 t(按照爐喉500 mm、爐腰200 mm的厚度確定)，正常料和空焦堿度R2=1.05(見表2)。

表2 某2800 m3高爐開爐料

開爐送風過程中礦批不宜過大，以正常生產礦批的一半較為合適，避免送風前期在中心煤氣流較弱的情況下邊緣過重，導致料柱透氣性低發(fā)生懸料；開爐上部料制以疏導為主，先用小礦批，疏導兩邊氣流，增加煤氣通路，提高風氧量。根據(jù)爐況盡早噴煤富氧，有利于快速提高爐缸熱量。

1.3 全風口開爐

全風口開爐打破以往依靠堵風口增加送風初期鼓風動能的做法，考慮到開爐初期爐內填充物主要為焦炭，料柱孔隙度大，鼓風穿透性強，以正常生產的風口布局進行全風口開爐，不必擔心初期吹不透中心等等問題，一方面可以保證爐缸工作更加均勻活躍，有利于料面下降更均衡及出渣鐵，另一方面開爐不受捅風口對加風進程的影響，縮短達產時間。

某2500 m3高爐30個風口，風口面積0.3393 m2，送風風量2800 m3/min，風壓70kPa，風溫1035 ℃，送風后15分鐘風口全亮，20分鐘風量達到3450 m3/min，風壓109 kPa，進行快速加風進程，前期出渣出鐵順暢，且避免了后期的減風捅風口操作，實現(xiàn)了快速全風。

在高爐軟融帶形成之前應注意控制風量，防止風量過大造成懸料，軟融帶形成后穩(wěn)步加風；隨著加風操作，及時提高爐頂壓力，首次出鐵前壓差控制不大于120 kPa。

1.4 快速富氧

在保證安全的前提下快速富氧，有利于理論燃燒溫度的提高，有利于快速降低鐵水含[Si]的前提下保證鐵水充足物理熱，并且可以實現(xiàn)快速噴煤，提高煤粉熱效率，改善風口活躍性，對開爐達產達效起到積極作用。富氧的時機選擇以爐內料柱穩(wěn)定下降為主要參照依據(jù)，送風前期風量達到料動風量后，即可開始富氧，加速焦炭的燃燒

有利于迅速的提升爐缸溫度，保證后續(xù)出渣鐵及加風進程。由于開爐前氧槍加熱爐缸充足，爐缸熱狀態(tài)良好，高爐不必維持長時間的高爐溫來加熱爐缸，使得爐溫控制反應較快，高爐溫維持時間短，降爐溫速度快(見圖3)，不必過多擔心爐溫低渣鐵出不凈，避免了以往開爐爐溫反復的弊端，為爐況快速恢復達產達效創(chuàng)造了有利的條件。

圖3 高爐開爐降[Si]進程

某2500 m3高爐開爐送風后，24小時即開始富氧5000 m3/h，以加快焦炭燃燒加熱爐缸，效果較好。某3200 m3高爐開爐送風25小時后開始富氧噴煤，爐缸活躍性改善，接受風量能力增強，達到了快速加風耗焦降爐溫的目的。

1.5 快速引煤氣操作

點火送風后快速引煤氣操作，可加快加風進程，縮短開爐達產時間。某2500 m3高爐送風21分鐘即引煤氣改高壓操作，取得了較好的效果，且對減少煤氣放散、降低環(huán)境污染起到了積極的作用。

某3200 m3高爐開爐創(chuàng)新引煤氣方式，送風后馬上關閉爐頂放散閥，開啟30%左右煤氣遮斷閥引煤氣，煤氣經過布袋除塵器后，進行凈煤氣點火放散，通過該放散閥對高爐頂壓進行控制。高爐快速將風量加到3000 m3/min，加速布袋內低溫氣體的置換，48分鐘就完成全引煤氣，創(chuàng)開爐引煤氣最快紀錄，且避免粉塵與CO污染。引煤氣后可以快速提高頂壓，有利于快速加風。

2 深料線送風技術

深料線送風是在檢漏處理完畢后不等溫度下降隨即裝料，在料線10米以上時即進行送風，在裝料的同時進行送風操作。深料線送風的優(yōu)勢：一是送風初期因料柱較薄能夠減少料柱阻力，增加初始風量[3]；二是帶風裝料可減少爐料碰撞產生的粉料，同時吹出爐料中的部分粉末，蓬松料柱；三是熱風裝料能揮發(fā)掉部分開爐料中的水分，減少點火后水分蒸發(fā)對料柱透氣性的影響，同時有利頂溫回升和提高前期爐料蓄熱量，降低開爐焦比[4]；四是減少裝料時間縮短工期。

深料線送風面臨的主要難點：一是在送風狀態(tài)下，料流會受到爐內氣流向上的浮力，實際料流落點發(fā)生變化，實際布料角度要比正常裝料角度偏大[5]，需要根據(jù)風量大小進行修正；二是常規(guī)的開爐操作過程中，為保證精確布料，裝料時要對布料參數(shù)進行實際裝料測量，而深料線送風是在封閉、帶壓的情況下裝料，無法觀察料面，常規(guī)的布料參數(shù)測量裝置無法使用，需要對測量設備進行升級改造。

封閉條件下裝料，為保持正常料面形狀，形成合理的礦焦料層結構。先準確計算料流軌跡，再參照料流軌跡確定不同料線的裝料矩陣，特別是邊緣起始最大角度的確定。其中死鐵層及爐缸料流落點必須距離邊緣2 m以上以避免焦炭打擊風口，料線到達4 m以內按照正常生產時候設定的補償角度上料。某2800 m3高爐設定的邊緣起始最大角度見表3。

表3 不同料線裝料的最大起始角度

3 應用效果

某2500 m3高爐首次應用全焦開爐、預埋氧槍操作、全風口開爐、送風快速富氧、快速引煤氣操作等先進開爐技術，送風后18小時順利出鐵，31小時全風作業(yè)，72小時產量達到6000噸，實現(xiàn)了快速達產達效，120小時產量達到7500噸的歷史最高水平，并且縮短開爐前工期50小時左右。

某2800 m3高爐應用全焦開爐、預埋氧槍操作、全風口開爐、快速引煤氣操作、高溫裝料、深料線送風等技術，也實現(xiàn)了3天達產達效的較好效果，并且縮短了工期72小時以上。

4 結語

(1)鐵口預埋氧槍保證了送風后爐缸渣鐵熱量充足，有利于快速加風，對改善送風初期出渣鐵狀態(tài)效果顯著。

(2)全風口開爐不受送風過程中開風口進程影響，且全風口爐缸更加均勻活躍，有利出渣鐵，降低出渣鐵對加風進程的影響。

(3)合理的開爐料焦炭負荷是開爐順利加風達產的關鍵，需根據(jù)計劃加風進程進行匹配，過低或過高的開爐料負荷會嚴重影響加風及富氧進程，延長開爐達產時間。全焦開爐選擇比枕木開爐低10%左右的總焦比，多層分段配料滿足合理的爐渣成分要求，其中四元堿度控制在高爐正常生產水平，MgO/Al2O3控制在0.6～0.7的較高水平，開爐初期出渣效果良好。

(4)送風前期風量達到料動風

量后，開始富氧加速焦炭的燃燒有利于迅速地提升爐缸溫度及理論燃燒溫度的提高，有利于在保證降低鐵水化學熱的前提下保證鐵水充足物理熱，對開爐達產起到了積極作用。

(5)全焦填充爐缸、全風口開爐、深料線送風、快速富氧、快速引煤氣操作，對加快加風達產進程、縮短開爐達產時間起到較好的作用。