新鋼10號高爐大修開爐快速達標達產(chǎn)實踐

李偉華

新 鋼10號 高 爐2009年11月10日 開 爐，于2021年11月15日停爐。生產(chǎn)總年限達12年，高爐每立方米容積鐵水產(chǎn)量達到11806t，在國內(nèi)屬于較長壽高爐。本次大修開爐僅三天就實現(xiàn)產(chǎn)量6500t以上，爐況順行各技術(shù)經(jīng)濟指標達標。此次開爐的快速達標達產(chǎn)為新鋼以后的高爐開爐提供了技術(shù)儲備。

1 大修情況簡述

煉鐵廠10號高爐設(shè)計爐容為2500m3，至今有近12年的爐齡，高爐已進入爐役后期。本次大修主要對爐缸儲鐵區(qū)碳磚進行保護性扒除后進行利舊澆注、爐腰、爐身整體噴涂造襯、爐缸部分冷卻壁更換，各段冷卻壁修補、爐喉鋼磚修復、四個上升管膨脹節(jié)更換、三個熱風出口挖補修復，熱風爐混風室盲端膨脹節(jié)更換、爐缸修復部分的熱電偶及補償導線更換等。

高爐從11月15日16：25逐漸降低高爐料面操作，此次選用停爐前改進的霧自動水系統(tǒng)配套設(shè)施的方法控制爐頂溫度下降，整個過程爐況波動不大，改常壓前頂壓出現(xiàn)過小突起現(xiàn)象，立即采用減風對策，控制風溫850℃～900℃，爐頂溫度調(diào)節(jié)在350℃上下。16日，7：29料面安全降到規(guī)定的風口位置，使用了約15h，消耗水總量7295t。

本體大修的主要內(nèi)容：

（1）高爐殘鐵解決，此次首先用氧氣管將爐蓋切割成殘片，爐缸冷卻壁從外界拆卸、伸出、運送。再鋪平挖機進到爐膛內(nèi)的安全通道，將挖機進到爐底，選中殘鐵邊沿較薄的位置，用挖機挖出來殘鐵選中位置的側(cè)邊和底邊的碳磚和生產(chǎn)時留下的渣鐵。第二，在渣鐵不嚴實的地方組裝電動式錘頭，電動式錘頭的頂端與殘鐵觸碰。實際操作電動式錘頭上下，直至殘鐵裂開和破裂。最終，破裂的殘鐵和殘片，用起重設(shè)備提到，運往爐外?？偣灿脮r20多天，耗時較長，不利后續(xù)工程的進行。

（2）本次停爐更換部分冷卻壁，計劃對6段錯臺及更換的冷卻壁接縫噴涂后，噴涂料過渡平緩，更換部位接縫無裸露。冷卻壁接縫用碳化硅搗打料填塞充實，計劃用量6t勾縫，噴涂料使用量263t。綜合考慮工期緊、噴涂料量較少，優(yōu)化了烘爐方案。

2 開爐前準備

2.1 高爐烘爐、試漏

高爐烘爐的目的是快速的驅(qū)趕砌體內(nèi)的水分。避免水分突然大量蒸發(fā)，破壞耐火砌體避免砌體因熱應(yīng)力集中或晶格轉(zhuǎn)變造成損壞使熱風爐逐漸地蓄積足夠的熱量，保證高爐烘爐和開爐所需的風溫。本次10號高爐烘爐前各風口按要求安裝好烘爐導管及鐵口煤氣導出管，各系統(tǒng)調(diào)試正常。于2022年1月9日3：00開始送風烘爐，烘爐風量控制2000m3/min～2250m3/min，為高爐工作容積的88%～90%（10號高爐容積2500m3），爐頂3個放散閥1開2關(guān)輪換作業(yè)，烘爐共計102h，嚴格按烘爐曲線進行升溫及保溫操作，溫度偏差控制±20℃以內(nèi)。烘爐過程中每4h測一次爐頂廢氣水分，13號15：56烘爐取樣濕度5%，考慮爐缸水分蒸發(fā)影響，于14日9：00結(jié)束烘爐。實際烘烤總時長150h。烘爐完畢按烘爐曲線降至規(guī)定溫度后休風。

2.2 高爐打壓試漏

高爐打壓試漏安排在高爐烘爐結(jié)束前的涼爐期間進行，按降溫曲線風溫降至冷風溫度時進行。以高爐風壓表計，分步上升150kPa—200kPa—250kPa，最高為250kPa。打壓試漏期間檢查部位：①高爐本體及系統(tǒng)內(nèi)的所有焊縫，重點是施工熱風圍管焊縫、直管法蘭、風口各套間的結(jié)合部、冷卻設(shè)備法蘭、各進出口管封板焊縫、人孔法蘭、上升管、下降管、探尺傳動裝置法蘭；②熱風爐本體焊縫、熱風直管焊縫及法蘭密封、熱風閥、冷風閥、助燃空氣閥、燃燒閥、煙道閥、廢氣閥等閥門的嚴密性，焊縫檢查重點是施工孔焊縫；③重力除塵、煤氣清洗系統(tǒng)、各閥門、法蘭的嚴密性，重點是施工孔焊縫。

2.3 冷卻壁冷卻進水溫度

提高冷卻壁冷軟水進水溫度可以有效減少高爐烘爐期間帶走的熱量，讓冷卻壁的冷面溫度對爐殼間的澆注料快速固結(jié)，烘爐期間主要采取了只啟用一臺泵的冷卻水的方式，通過循環(huán)泵加熱系統(tǒng)的水溫，試壓水量是正常水量的1/2以下等，迅速使水溫提高到40℃以上。

2.4 開爐前料的準備工作

開爐前對開爐料的計算以及裝料方式對開爐工作具有深遠影響，直接關(guān)系到開爐進程及后續(xù)主要控制參數(shù)的選擇。本次10號高爐開爐按4段式開爐，死鐵層、爐缸、爐腹、爐腰、爐身下部2m裝凈焦；爐身下部2m以上裝2m過渡料；負荷2.5t/t正常料裝到料線3m處；負荷3.5t/t正常料裝到料線2m處。

第一段凈焦組成：干熄焦20t/批，實裝共48批；第二段過渡段組成：干熄焦20t/批，燒結(jié)礦5t/批，螢石3t/批，共7批；第三段2.5t/t負荷料：焦炭18t/批，燒結(jié)礦32.85t/批，球團10.35t/批，云浮塊1.8t/批，螢石3t/批，共19批,鐵水[Si]取2.5%，堿度0.94倍；第四段3.5t/t負荷料：焦炭13t/批，燒結(jié)礦35.1t/批，球團9t/批，云浮塊0.9t/批,螢石3t/批，共1批，鐵水[Si]取1.8%，堿度1.05倍。此次開爐預(yù)計爐渣成分為CaO：20.05%，SiO2：37.1%，Al2O3：24.43%，MgO：3.91%，CaF2：14.51%。

3 開爐操作

15日16：10開始爐前3個鐵口相繼預(yù)埋氧槍完成并點燃氧槍加熱爐缸。開爐后48h風口全開風量達到80%，后續(xù)恢復爐況達到預(yù)期目標，初期拔槍作業(yè)，熔渣流動性良好。

3.1 送風制度

此次開爐采用不堵風口操作，30個風口全部使用直徑120mm的風口小套，總進風面積為0.3391m2，點火送風風量2500m3/min，后續(xù)過程持續(xù)加風：加風時不宜過快，保證鐵料按時進入爐缸；軟熔帶在形成階段時不宜加風，可提高風溫充分加熱礦石。風量要跟實際、風速鼓風動能相匹配好，開爐前期焦炭負荷輕、礦批小的特點，鼓風動能和風速均要低于理論值，才可以維持合適的煤氣流分布。開爐后風量1h內(nèi)就完成了引煤氣操作，爐況恢復進程較快，1月15日18：42開始高壓操作，19：18風量3530m3/min，19：48關(guān)閉爐頂放散改高壓操作（30kPa），16日3：29拔氧槍。高爐于8：00開始噴煤，迎接重負荷料，整體爐況較平穩(wěn)，并于9：39開始富氧3000m3/h。

3.2 選擇合理料線

開爐前期選擇合理料線，其目的是避免軟熔帶形成過程中出現(xiàn)壓高導致懸料等異常現(xiàn)象。開始加料時料線為15.2m，預(yù)算整體效果理想。期間隨著持續(xù)焦炭燃燒，高爐煤氣向上運動進行傳質(zhì)傳熱過程，爐內(nèi)溫度場逐步穩(wěn)定，高爐中下部礦石經(jīng)過加熱、軟化形成軟熔帶。在料層礦石逐步下降到開始軟熔前，已經(jīng)形成的軟熔帶早已形成穩(wěn)定的煤氣通道，焦炭焦窗作用也起到關(guān)鍵效果。之后可通過改變礦批大小來控制軟熔帶形成的厚度、形狀，使軟熔帶形成的過程煤氣通道不受阻礙。此外，開爐前期控制料線的好處是前期爐頂頂溫較低，爐頂不需要打水，對均勻上部煤氣流沒有干擾。

3.3 裝料制度

此次10號高爐開爐料制為CCCC↓OO↓；正常料線為2.0m；裝料α控制：起步凈焦按同位角16°開始，后續(xù)根據(jù)料線深度，裝負荷料開始每兩米擴2°逐步統(tǒng)擴角度至28°；料線15.2m以上按測料面要求控制α角。送風后，根據(jù)測料面情況修訂裝料制度。

此次開爐之初為保障爐況順行，10號高爐采取“焦包礦”的裝料制度，增加中心與邊緣兩股氣流，控制穩(wěn)定的壓差水平來恢復高爐參數(shù)。隨著風量恢復，冶煉進程加快，高爐料線提高、礦批及焦炭負荷等逐步增加，裝料制度也同步調(diào)整，分步將礦、焦平臺外移，維持礦角差6°，焦角差8°，使上部布料更為均勻合理，煤氣利用率提高至46%～47%，焦炭負荷進一步增加，1月16日基本恢復至休風前正常參數(shù)水平，1月18日礦批擴至72t/批，焦炭負荷4.7t/t左右，料線設(shè)定1.3m，維持穩(wěn)定。

3.4 出鐵操作

10號高爐于1月16日10：16打開2號鐵口出第一爐鐵，爐渣成分為CaO：35.94%，SiO2：30.73%，MgO：6.76，Al2O3：21.68%，前期按噸焦耗風3400m3計算（富氧量及噴煤量較少不考慮），累計風量達322萬m3，約消耗焦炭950t時。

10號高爐此次開爐于1月18日即完成鑄造鐵轉(zhuǎn)煉鋼鐵冶煉，距開爐時間不足兩天，且實現(xiàn)了降硅不虧熱，確保了爐缸熱量儲備及爐體加熱，同時也能改善爐渣及鐵水流動性，使爐前出鐵更為順暢，爐況穩(wěn)定性得到加強，有利于高爐快速達產(chǎn)達標。

3.5 熱制度調(diào)整

全爐焦比3.07t/t（含爐缸填充焦炭），開爐料堿度0.90。

（1）死鐵層到爐身下部3m裝凈焦：凈焦組成：干熄焦20t/批（爐內(nèi)體積27.7m3/批），共57批。

（2）爐身下部3至以上的2至裝過渡段。過渡段組成：干熄焦20t/批，燒結(jié)礦5t/批（爐內(nèi)體積2.53m3），螢石3t/批（爐內(nèi)體積1.62m3），共7批。

（3）爐身下沿以上5m～3m料線裝2.5負荷料：焦炭18t/批（爐內(nèi)體積24.97m3/批），燒結(jié)礦22.5t/批（爐內(nèi)體積11.38m3/批），球團22.5t/批（爐內(nèi)體積8.8m3/批），螢石3t/批（爐內(nèi)體積1.62m3），共17批。鐵水[Si]取2.5，堿度0.90。

（4）料線3.0m到料線2.0m裝3.5負荷料（52m3）：焦炭13t/批（爐內(nèi)體積18m3/批），燒結(jié)礦23.6t/批（爐內(nèi)體積11.9m3/批），球團21.4t/批（爐內(nèi)體積8.4m3/批），螢石3t/批（爐內(nèi)體積1.62m3）。共1批。鐵水[Si]取1.8，堿度0.9。

4 快速實現(xiàn)達產(chǎn)達標基礎(chǔ)

10號高爐自1月15日18：00復風開爐，到1月18日高爐日產(chǎn)超過6500t，操作參數(shù)、指標達到休風前正常水平，高爐開爐僅第三天就實現(xiàn)了達產(chǎn)達標。

4.1 盡早引入煤氣

開爐前期，送風后壓量關(guān)系穩(wěn)定，爐頂溫度＞100℃，爐頂煤氣做爆發(fā)試驗，合格后引煤氣；如不合格，每小時做一次，直至煤氣合格為止。引煤氣后初期控制壓差不超過120KPa。盡早引煤氣好處在于減少煤氣放散，引煤氣后高爐方便提頂壓，常壓轉(zhuǎn)高壓操作對爐內(nèi)煤氣流的分布更合理，全壓差下降，可以促進加風作用。

4.2 計算出鐵時間

對開爐第一次出鐵時間的選擇對開爐順利進程非常重要。高爐出鐵時間是根據(jù)爐缸容鐵量、爐缸內(nèi)渣鐵液面的位置精準計算得出的結(jié)果。延長第一次出鐵的開口時間，不僅可以保障爐內(nèi)的鐵量和熱量充足。還可以避免出鐵過程中先見渣后見鐵現(xiàn)象，從而減輕爐前工清理爐渣的工作量。充足的渣鐵熱晗保證渣鐵具有良好的流動性能，使撇渣器、渣鐵溝不容易黏貼，爐前勞動強度大大減少。

4.3 視進程主動加風

開爐期風量可適當往計算上線走，特別是引煤氣，采取高壓操作后，要積極加大風量，大風量可以充分而且均勻地活躍爐缸，提高開爐前期爐缸的熱量儲備。此次開爐起始送風風量為2500m3/min，風壓120kPa，風溫900℃，在引好煤氣后高爐穩(wěn)定，繼續(xù)加風，16日5：00風量加到4100m3/min，實際風速維持在230m/s左右，爐況恢復進程。16日8：00風量加至4400m3/min，爐內(nèi)表現(xiàn)不適應(yīng)，邊緣局部氣流過盛，出現(xiàn)連續(xù)管道行程，風量退守至3500m3/min，采取大角度壓制邊緣的料制，同時配合輕負荷過渡。16日12：00爐況穩(wěn)定性改善，風量恢復至4100m3/min。16日16：30入爐風量達到4500m3/min，實現(xiàn)了全風作業(yè)。全風作業(yè)能保證合理的風速和鼓風動能，使初始煤氣流在徑向分布均勻，有利于軟熔帶形狀的穩(wěn)定，保證爐缸中心區(qū)域的吹透。

4.4 理論計算與下料批數(shù)的雙控制

參照新鋼9號高爐開爐經(jīng)驗數(shù)據(jù)，10號高爐首次出鐵時間選擇在24h，也是通過累計風量計算得到。是通過計算鐵量超過鐵口中心線后100t時的累計風量得到的，根據(jù)噸鐵耗風經(jīng)驗數(shù)據(jù)，以及爐內(nèi)生成鐵量應(yīng)為總生產(chǎn)鐵量減去死鐵層計算儲鐵量，達到要求后高爐準備出鐵。

計算第1次出鐵100t時的累計耗風量為352.86萬m3，因爐前準備工作的情況，實際第一次出鐵時的累計風量達365.12萬m3。

4.5 降低鐵水含硅

快速降硅是高爐實現(xiàn)快速達產(chǎn)的一項關(guān)鍵措施，但是在降硅過程同時，應(yīng)保持低硅不低熱的方針，時刻保持渣鐵有良好的流動性。本次10號高爐開爐前精心準備，模擬計算了10號高爐點火后的風量、負荷恢復進程數(shù)據(jù)。本次降硅情況整體可控，未出現(xiàn)爐涼事故。開爐負荷料焦比為660kg/t，爐料結(jié)構(gòu)為：燒結(jié)礦+自產(chǎn)球團礦+云浮塊；15日送風6批料后，礦批加至35t，焦比減至600kg/t；16批料后，礦批加至37t，焦比減至580kg/t。16日10：16出第1爐鐵，[Si]3.38%；第1爐鐵后，爐料結(jié)構(gòu)調(diào)整，核料堿度校正焦比降硅操作。

4.6 爐內(nèi)氣流調(diào)整

開爐后爐況逐步地穩(wěn)定順行。針對當前的氣流不是很穩(wěn)，從20批開始調(diào)整裝制C24（4）22（4）改為C24（3）22（2）20（2）18（2）O22（3）20（3），料線3.6m調(diào)裝制C8765（2222）O87（33），16號從1批開始調(diào)整裝制C876543（222222）O87654（22222）；裝料制度優(yōu)化可使爐內(nèi)煤氣分布合理，改善礦石與煤氣接觸條件，減少煤氣對爐料下降的阻力，避免高爐憋風，懸料。提高煤氣利用率和礦石的間接還原度，可降低焦比，促進高爐生產(chǎn)穩(wěn)定順行。

4.7 高爐富氧、噴吹煤粉情況

1月15日18：42高爐接完煤氣后，結(jié)合風溫、煤量盡量把理論燃燒溫度控制在2250℃～2300℃。16日8：00高爐開始噴煤，起始噴煤量25t/h，煤比達到80kg/t，9：39開始富氧3000m3/h，煤比達到100kg時富氧率增加至5000m3/h，隨著煤比增加逐步提高富氧量到10000m3/h。

4.8 提高技能水平，標準化操作

利用10號高爐大修機會對班室工長進行培訓，提高高爐工長對爐況走勢判斷的綜合能力，對現(xiàn)場原燃料、外圍設(shè)備變化，做到調(diào)劑到位，在操作上是早動、少動，力求減少人為因素對爐況造成波動的幅度。在班組間開展勞動競賽同時，要求工長操作要統(tǒng)一思想，要體現(xiàn)出服務(wù)高爐的精神，4個班工長操作要統(tǒng)一標準，實現(xiàn)高爐的規(guī)范化、標準化、數(shù)字化操作。

4.9 優(yōu)化原燃料管理、整改槽下設(shè)備、減少粉末入爐

高爐煉鐵應(yīng)當認真貫徹精料方針,這是高爐煉鐵的基礎(chǔ)。對高爐入爐的焦炭、燒結(jié)礦、塊礦應(yīng)加強管理。為確保高爐開爐有足夠的熱晗、良好的透氣性和透液性，確保爐缸工作均勻、活躍，保障高爐順行，故開爐前配料中保證100%干焦的用焦結(jié)構(gòu)。

入爐粉末直接影響到料柱透氣性，影響到高爐風量及開爐進程，還會影響到爐況的穩(wěn)定順行。高爐采取降低入爐粉末量措施有：檢查和維護原燃料篩分設(shè)備，清理篩網(wǎng)要及時，保證篩分效果。調(diào)整給料機的開度，控制篩分速率，延長停給料機篩分時間。焦炭的篩分90kg/s～120kg/s，燒結(jié)礦篩分控制在100kg/s～150kg/s以內(nèi)。同時，因聚氨酯條縫篩板不堵孔、滲水性強、篩孔錐角大、篩分效率高等特點，利用大修機會對塊礦篩板更換成聚氨酯條縫篩板，故能夠有效保證了篩分效果，減少粉末入爐。

5 結(jié)語

10號高爐開爐能快速達產(chǎn)達標，在操作上為以后的開爐積累了寶貴的經(jīng)驗。

（1）開爐前做了充分的準備和開爐方案的論證工作，實現(xiàn)了開爐期間各系統(tǒng)運行平衡，為開爐進程發(fā)展提供了保障。

（2）鐵口預(yù)埋氧槍，提前預(yù)熱局部爐缸，保證了安全高效開爐。

（3）處理好爐況與送風制度、裝料制度、熱制度及造渣制度的關(guān)系，找準平衡點，確保爐況在開爐期間沒有大的波動。

（4）快速降硅，且保證降硅不虧熱，協(xié)調(diào)好焦炭負荷與爐溫、噴煤的關(guān)系，實現(xiàn)爐缸熱量儲備充足，確保爐內(nèi)渣鐵流動性良好。最終實現(xiàn)了高爐安全開爐，快速達產(chǎn)達標的目的。