COREX爐二次鐵流分析及對(duì)策

閆文華，田寶山

（寶鋼集團(tuán)八鋼公司煉鐵分公司）

COREX爐二次鐵流分析及對(duì)策

閆文華，田寶山

（寶鋼集團(tuán)八鋼公司煉鐵分公司）

COREX爐以粒煤為主燃料的生產(chǎn)工藝無(wú)法消除出鐵后期二次鐵流問(wèn)題，只有通過(guò)工藝優(yōu)化，改善氣化爐透氣性，加入適當(dāng)比例的塊焦，提升炮泥質(zhì)量，優(yōu)化開(kāi)鐵口操作、氣化爐鐵口和爐缸設(shè)計(jì)的改進(jìn)措施，可解決二次鐵流問(wèn)題。八鋼歐冶爐通過(guò)工藝改進(jìn)，隨焦比提升，有利于鐵口的維護(hù)。文章介紹八鋼歐冶爐解決二次鐵流的實(shí)踐過(guò)程。

COREX爐；歐冶爐；二次鐵流；透氣性

1 前言

八鋼歐冶爐是寶鋼羅涇1#COREX爐遷建工程，采用當(dāng)今世界先進(jìn)的工業(yè)化生產(chǎn)的COREX熔融還原技術(shù)，設(shè)計(jì)年產(chǎn)鐵水135萬(wàn)t，鐵口區(qū)域無(wú)論在傳統(tǒng)高爐還是歐冶爐爐都是一個(gè)關(guān)鍵的部分，對(duì)爐子的正常生產(chǎn)和長(zhǎng)壽都十分重要。

2 COREX爐出鐵操作制度及出鐵過(guò)程

COREX氣化爐爐缸內(nèi)渣鐵及鐵口耐材分布如圖1所示，羅涇COREX采取兩個(gè)鐵口間隔出鐵的出鐵制度，兩次出鐵間隔時(shí)間大約在100分鐘；目標(biāo)出鐵量控制在400±50t，目標(biāo)鐵水溫度1520± 20℃，二元渣堿度在1.15～1.2；在熔煉率140t/h條件下，平均每天出鐵次數(shù)約8爐。平均出鐵時(shí)間在60～90分鐘。其出鐵過(guò)程中鐵流變化如圖2所示。

圖1 氣化爐爐缸內(nèi)渣鐵及鐵口耐材分布狀況

圖2 實(shí)際出鐵過(guò)程中鐵流速度變化曲線

出鐵開(kāi)始，一般鐵流速度大約4t/min，來(lái)渣之前鐵流速度達(dá)到約8t/min，在渣將要出完時(shí)，二次鐵流上升，達(dá)到約12～15t/min。

通常在鐵流速度達(dá)到約12t/min或達(dá)到目標(biāo)出鐵量時(shí)進(jìn)行堵口。目前無(wú)法實(shí)現(xiàn)類似于高爐的見(jiàn)噴堵口或干式出鐵，造成堵口操作困難、堵口時(shí)間無(wú)規(guī)律，甚至氣化爐內(nèi)半焦床和死料柱運(yùn)動(dòng)劇烈，出現(xiàn)碎焦。出鐵過(guò)程中爐缸內(nèi)渣鐵變化的情況如圖3所示。

圖3 出鐵過(guò)程爐缸內(nèi)渣鐵變化情況

出鐵結(jié)束時(shí)，爐缸內(nèi)渣鐵出凈，僅有爐缸的儲(chǔ)鐵。隨著氣化爐內(nèi)冶煉的進(jìn)行，爐缸內(nèi)的鐵水和爐渣不斷增加，渣鐵液面不斷上升。出鐵結(jié)束1.5小時(shí)后渣鐵液面達(dá)到較高程度，但渣液面仍在風(fēng)口面的下方，此時(shí)打開(kāi)鐵口，開(kāi)始出鐵作業(yè)。鐵口打開(kāi)后，由于鐵水液面在鐵口上方，所以鐵水先從鐵口出來(lái)，隨著鐵水不斷排出爐缸，爐缸內(nèi)的渣鐵液面開(kāi)始逐步下降。隨著出鐵的進(jìn)行，當(dāng)渣鐵接觸面下降到鐵口高度時(shí)，爐渣開(kāi)始從鐵口排出，此時(shí)爐前鐵流開(kāi)始減小，渣流逐步增大。在出鐵后期，由于爐渣已基本排出，渣流開(kāi)始逐步減小，鐵流開(kāi)始逐步上升，但此時(shí)由于焦床內(nèi)滴落的鐵水也已經(jīng)排出，因此鐵口排出的主要是爐缸的儲(chǔ)鐵，出現(xiàn)二次鐵流，達(dá)到約12～15t/min，甚至超過(guò)20t/min，導(dǎo)致堵鐵口困難，深度難維護(hù)。

3 二次鐵流原因分析

3.1 爐內(nèi)料柱分析

COREX爐氣化爐內(nèi)料柱高度僅有8m，相對(duì)2500m3近25m的料柱高度，其在爐內(nèi)是懸浮在渣鐵液面上，隨渣鐵液面上下浮動(dòng)。半焦床的上下浮動(dòng)及堵口前的大鐵流使得鐵口孔道前的泥包較難形成和維護(hù)，如果堵口時(shí)半焦床未到達(dá)鐵口孔道前則打入爐缸的炮泥會(huì)隨著鐵水漂走，無(wú)法在爐缸內(nèi)壁形成穩(wěn)定可靠的泥包，也就無(wú)法很好地維持穩(wěn)定的鐵口深度。

3.2 爐內(nèi)氣流影響

COREX爐主體燃料粒煤，通過(guò)對(duì)羅涇1#COREX爐解剖分析，粒煤在氣化大都已粉化，很難在爐內(nèi)形成類似焦炭的骨架效果。導(dǎo)致?tīng)t缸內(nèi)透氣性很差。在鐵水低于鐵口液面后也很難形類似高爐的噴煤氣現(xiàn)象，而此時(shí)爐內(nèi)就類似于一個(gè)活塞壓在渣鐵液面上往下擠，將死鐵層的鐵水?dāng)D出鐵口。COREX爐在二次鐵流形成前，鐵口通道經(jīng)過(guò)約450t渣鐵的沖刷，鐵口通道已擴(kuò)大，二次鐵流來(lái)之后，在無(wú)渣的情況下，鐵量會(huì)迅速上升，甚至達(dá)到20t以上的瞬時(shí)鐵量。

4 八鋼歐冶爐二次鐵流對(duì)策

通過(guò)二次鐵流分析，其主因在于氣化爐爐缸內(nèi)透氣、透液性太差所致，要解決此問(wèn)題，從根源上還是要通過(guò)改善爐缸內(nèi)透氣、透液性入手。考慮在爐料結(jié)構(gòu)中加入適當(dāng)比例的塊焦，使其能在氣化爐爐缸內(nèi)形成焦窗，在出鐵后期渣鐵液面低于鐵口后，煤氣流能穿透爐缸從鐵口噴出，而不致于將死鐵層的鐵水壓出形成二次鐵流。

4.1 改善炮泥質(zhì)量，優(yōu)化操作，降低二次鐵流量

（1）在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)鐵口孔道內(nèi)的溫度比較低，低溫不利于鐵口孔道內(nèi)的泥炮良好的燒結(jié)，大大降低炮泥的性能。鐵口深度與溫度關(guān)系見(jiàn)表1。

表1 鐵口深度與溫度關(guān)系

通過(guò)鐵口預(yù)開(kāi)口，鐵口通道烘烤提溫方式加快孔道內(nèi)的炮泥燒結(jié)，提升其抗渣鐵沖刷能力。

（2）爐前人員生產(chǎn)操作優(yōu)化。實(shí)踐證明，振打開(kāi)口很容易將本身就很脆弱的泥包打掉，導(dǎo)致鐵口變淺，所以必須要做到在提升炮泥強(qiáng)度的同時(shí)，要確保開(kāi)口機(jī)能開(kāi)口。少用或不用振打開(kāi)口。

（3）炮泥質(zhì)量很重要。炮泥性能滿足高溫高壓渣鐵的沖刷及浸蝕。如果炮泥抗渣性不足，當(dāng)二次鐵流到來(lái)時(shí)鐵口已經(jīng)嚴(yán)重拉大，常常跑大流，因而不得不提早堵口，造成渣鐵出不盡。因此要出盡渣鐵，維持較深的鐵口深度，改進(jìn)炮泥的性能是十分重要的措施。COREX工藝要求炮泥具有較強(qiáng)的抗渣鐵沖刷侵蝕性能、良好的低溫?zé)Y(jié)性能和與鐵口耐材良好的結(jié)合性能。南非COREX-2000使用的炮泥采用焦油和樹(shù)脂復(fù)合型結(jié)合劑取得了較好的使用效果。

4.2 氣化爐鐵口和爐缸設(shè)計(jì)的改進(jìn)

高爐的鐵口區(qū)域一般采用“退臺(tái)”式設(shè)計(jì)，使鐵口區(qū)域的深度可達(dá)3.5m。目前八鋼的歐冶爐也借鑒了“退臺(tái)”的設(shè)計(jì)，鐵口深度達(dá)到約3.4m（見(jiàn)圖4）。鐵口深度的增加，使出鐵口更深入爐缸中心，可有效抑制爐缸鐵水環(huán)流、穩(wěn)定出鐵作業(yè)、減少二次鐵流量。

Analysis and Countermeasure for the Secondary Molten Iron of COREX Furnace

YAN Wen-hua，TIAN Bao-shan
（Ironmaking Branch,Bayi Iron&Steel Co.,Baosteel Group）

The problem of the secondary molten iron appeared at the later period of tapping could not be eliminated by COREX production technology using grain coal as main fuel.The problem will be solved through optimizing the process, improving permeability of gasifier,adding appropriating proportion of coke,enhancing the quality of stemming,optimizing taphole operation and improving taphole and hearth design.Through improving process and upgrading coke rate,taphole is wellmaintained.This paper introduce the production practice ofOY furnace solving the problem ofsecondary molten iron.

COREX furnace；OY furnace；secondary molten iron；permeability

TF557

B

1672—4224（2015）04—0037—02

聯(lián)系人：田寶山，男，40歲，大學(xué)，高級(jí)工程師，烏魯木齊（830022）寶鋼集團(tuán)八鋼公司煉鐵分公司第一煉鐵分廠

E-mail：tianbs@bygt.com.cn