八鋼COREX炮泥準(zhǔn)備初步探討

宋志杰，薛忠林，彭曉付

（寶鋼集團八鋼鐵公司煉鐵分公司）

八鋼COREX 爐為寶鋼集團羅涇煉鐵廠1#COREX爐遷建工程，采用當(dāng)今世界先進的工業(yè)化生產(chǎn)的COREX熔融還原技術(shù)，建設(shè)規(guī)模一期為一座COREX-C3000，設(shè)計年產(chǎn)鐵水135萬t，COREX爐設(shè)南北兩個鐵口和兩個事故鐵口。

通過羅涇煉鐵廠4年操作實踐表明，COREX氣化爐鐵口深度的維護與爐內(nèi)操作、爐前設(shè)備操作與炮泥都存在關(guān)系，須從改進爐內(nèi)和爐前的操作方法開始，并以此形成的COREX實際工況特點為基礎(chǔ)研制適應(yīng)的炮泥，進達到鐵口深度穩(wěn)定與增長。

1 羅涇COREX操作制度及出鐵過程

羅涇操作制度：羅涇COREX爐采用兩個鐵口間隔出鐵的出鐵制度，兩次出鐵間隔時間大約在100分鐘；目標(biāo)出鐵量控制400±50噸，目標(biāo)鐵水溫度在1520±20℃，二元渣堿度1.15～1.2；在熔煉率140t/h條件下，平均每天出鐵次數(shù)在8爐。平均出鐵時間60～90分鐘。

泥炮：目標(biāo)打泥壓力在200BAR以上，打泥量100～150L，泥炮吐泥速度為4.2L/s，堵口后壓炮時間約30分鐘，開口前按照要求炮泥先在主溝上烘烤，泥炮腔內(nèi)炮泥溫度在30℃以上。

開口機及鉆桿：鉆桿采用壓縮空氣及水霧冷卻的方式，直徑根據(jù)爐況進行調(diào)整，一般在Φ32～Φ42mm。每個鐵次鉆桿用量1～2根，在第一根鉆桿開口困難時，立即使用第二根，如果不行，則燒氧開口，同時盡量避免打擊。

出鐵過程中的主要問題是由于鐵口內(nèi)孔道擴孔較快或孔道內(nèi)炮泥不穩(wěn)定造成的鐵流速度過快。

出鐵開始，一般鐵流速度約4t/min，來渣之前鐵流速度達到約8t/min，在渣將要出完時，二次鐵流上升，達到約12～15t/min，甚至＞20t/min。見圖1所示。

通常在鐵流速度達到約12t/min或達到目標(biāo)出鐵量時進行堵口，目前無法實現(xiàn)類似于高爐的見噴堵口或干式出鐵，也造成堵口操作困難、堵口時間不規(guī)律，甚至氣化爐內(nèi)半焦床和死料柱運動劇烈，出現(xiàn)碎焦，從而對泥包產(chǎn)生破壞性的沖擊，造成鐵口工作不穩(wěn)定，深度不足，泥包難以形成。

鉆孔方法與鉆桿：目前使用的鉆頭表面經(jīng)過硬化，鉆頭上的刀片呈圓弧狀，無法一次性鉆開孔道最后渣鐵炮泥混合部分，幾乎每次開孔都需要打擊。打擊會破壞孔道末端泥包，導(dǎo)致鐵口深度無法增長，因此無論如何應(yīng)避免鉆孔過程中使用打擊。

鉆桿使用噴霧冷卻，在鉆孔的過程中，鉆桿中間大冷卻孔容易被堵塞，無法實現(xiàn)冷卻要求，因此外方推薦了一種新的鉆桿形式，即：將中間孔堵住，在四個刀片中間開四個冷卻小孔，同時將刀片磨鋒利。

圖1 實際出鐵過程中鐵流速度變化曲線

2 羅涇COREX鐵口維護及炮泥使用實績

2.1 羅涇COREX鐵口維護實績

與傳統(tǒng)高爐相比，COREX的特點為爐內(nèi)全氧冶煉、料柱浮動，頂流堵口，且泥包難以形成；鐵流速度大且有第二次鐵流達10～20t/m等。針對鐵口深度下降問題，羅涇煉鐵廠多次組織專家就COREX的特點進行分析，在作業(yè)上嘗試了多項措施，例如：控制出鐵量、出盡渣鐵、鉆桿選擇、堵口時機選擇、采取分段打泥、調(diào)整風(fēng)口布局、調(diào)整冷卻水量、重疊出鐵、現(xiàn)用炮泥的成分調(diào)整等，但最終效果都不明顯。

羅涇煉鐵廠經(jīng)過四年的生產(chǎn)實踐，鐵口維護難度較大，鐵口深度發(fā)生了明顯下降，由最初設(shè)計2.9m目前北場鐵口下降到2.1m、南場下降到1.8m。如圖2所示。

2.2 羅涇COREX炮泥使用實績

羅涇COREX C-3000開爐初期選擇在寶鋼高爐使用實績較好的TA-9炮泥，但其無法適用于COREX的特殊工況，造成鐵口深度迅速下降。隨后又選擇了在寶鋼高爐試用效果較好具有合格寶鋼供應(yīng)商資質(zhì)的國內(nèi)炮泥廠商寶宜耐火材料公司產(chǎn)品試用，但效果也不明顯。后調(diào)整炮泥成分，使用后鐵口維護效果較好，COREX爐炮泥指標(biāo)情況。如表1、表2所示。

圖2 羅涇煉鐵廠COREX-3000鐵口維護實績

表1 寶宜炮泥和羅涇先用炮泥指標(biāo)性能對照表

表2 TA-9基本指標(biāo)

2.3 對COREX用炮泥的分析

高爐工況條件與COREX相比，爐內(nèi)壓力、渣流、渣堿度相對較低，起初基本為焦油結(jié)合，但隨著高爐的發(fā)展，對炮泥的要求也已提高。對炮泥的要求與鐵口孔道的溫度、碳磚鐵口或高鋁鐵口、壓力、溫度等工況條件有關(guān)。

COREX-3000爐的特殊工況：死料柱上下浮動；在出渣之后出現(xiàn)較大的二次鐵流；堵口時焦炭顆粒的粒度與高爐相比非常小；難以形成穩(wěn)定的泥包；渣鐵流速比高爐高；爐內(nèi)壓力大，即高壓出鐵；渣堿度高（由于鐵水S含量比高爐高）；原燃料質(zhì)量的波動（粉率高）導(dǎo)致的出鐵如卡焦等問題；爐溫以及爐況的波動對出鐵的影響等。因此，特殊的工況條件提高了對炮泥的性能要求。

炮泥通常主要由C、SiC、Al2O3、液體結(jié)合劑組成，同時含有添加劑用來調(diào)整線性膨脹性能、工作性能等指標(biāo)。其中Al2O3的高溫工作性能穩(wěn)定，種類有礬土（約含60%及以上Al2O3），可在1600～1650℃穩(wěn)定工作，棕剛玉（約含75%～80%Al2O3，也可達到90%以上）可在1700℃內(nèi)穩(wěn)定工作，白剛玉（約含90%以上Al2O3）可在1800℃下穩(wěn)定工作。

通常炮泥中添加白剛玉量決定了炮泥的高溫穩(wěn)定性能，同時價格也比較貴。另外Al2O3也擁有較好的抗酸性渣的性能。SiC的添加使炮泥擁有良好的耐磨性能，其粒度最好可以到達約3mm。碳起到與周圍結(jié)構(gòu)或材料的結(jié)合作用。

結(jié)合劑有兩種：樹脂型，需要的養(yǎng)護溫度較低，約200～250℃；碳和焦油型，需要的養(yǎng)護溫度較高，約700～800℃。通過碳、樹脂、焦油的混合加入，起到良好的與周圍碳磚的結(jié)合。如果鐵口為高鋁鐵口，則炮泥需要更高的Al2O3含量。

從TA-8在寶鋼羅涇COREX-3000使用情況來看，存在炮泥與鐵口周圍結(jié)構(gòu)結(jié)合不好，甚至它們之間的接縫能夠清楚看到，這可能是炮泥線性膨脹收縮造成的。并且其耐磨性較差，可能是加入了低檔的Al2O3原料所致，SiC顆粒只達到1mm水平，結(jié)合劑也沒有結(jié)合COREX的特點進行優(yōu)化。建議SiC含量提高到約20%，并使顆粒達到3mm。增加樹脂結(jié)合劑達到約12%，并使用高焦化的焦油以及高等級的Al2O3。

3 八鋼COREX用炮泥的要求

TA-9和寶宜的炮泥基本可滿足施工性能，但要使COREX-3000使鐵口穩(wěn)定并增長，必須考慮炮泥與舊炮泥、碳磚等的結(jié)合穩(wěn)固，因此改進炮泥的結(jié)合劑，選擇膨脹性的炮泥是實驗方向。結(jié)合TA-9炮泥與寶宜炮泥及成分調(diào)整后的炮泥使用實績，分析后得出八鋼COREX爐使用炮泥的基本要求與指標(biāo)參數(shù)，如表3所示。

表3 八鋼COREX爐使用炮泥的基本要求與指標(biāo)

4 結(jié)語

通過對羅涇COREX-3000炮泥使用實踐的對比分析，在羅涇COREX用炮泥的基準(zhǔn)上確定了八鋼COREX用炮泥的理化性能要求，初步確定了COREX開爐炮泥需求，為COREX開爐提供物質(zhì)保障。后期還將通過使用實績，逐步優(yōu)化成分配比，最終做到使用自產(chǎn)炮泥。