韶鋼7號(hào)高爐護(hù)爐操作實(shí)踐

陳生利，匡洪鋒，蔡 林

（廣東韶關(guān)鋼鐵公司煉鐵廠，廣東 韶關(guān)512123）

韶鋼7號(hào)高爐于2005年8月18日投產(chǎn)，設(shè)計(jì)爐容2500m3，高爐有效高度31.7m，爐缸直徑11.08m，爐腰直徑12.2m，屬于典型的瘦高型高爐。2015年以來(lái)，高爐進(jìn)入爐齡后期，面對(duì)高爐本體長(zhǎng)高明顯，爐身區(qū)域冷卻壁大量燒壞，爐缸側(cè)壁溫度頻繁超標(biāo)，高爐生產(chǎn)的穩(wěn)定性逐漸變差等現(xiàn)象，從2016年開(kāi)始，高爐被迫采取系列護(hù)爐技術(shù)措施。

1 高爐爐齡后期存在的問(wèn)題

1.1 高爐本體長(zhǎng)高

由于近些年韶鋼高爐生產(chǎn)成本壓力大，入爐原料質(zhì)量有所降低，高爐入爐原料中有害元素鉛、鋅以及堿金屬含量未得到有效控制。大量K、Na堿金屬在爐缸高溫鐵水作用下，與爐缸區(qū)域磚襯發(fā)生系列化學(xué)反應(yīng)形成相變，引發(fā)爐缸區(qū)域碳磚膨脹。原料中的鉛由于密度較大，熔點(diǎn)低，大量鉛沉淀在爐底磚縫內(nèi)，引起爐缸、爐底磚襯異常膨脹。

高爐耐材在大量有害金屬的影響下，高爐本體長(zhǎng)高。特別是2008年至2010年期間，受金融危機(jī)的影響，原料質(zhì)量大幅度降低，大量有害金屬在高爐內(nèi)循環(huán)富集，高爐本體長(zhǎng)高趨勢(shì)特別明顯，至2018年，爐體長(zhǎng)高達(dá)110mm。從現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)看，高爐圓周方向長(zhǎng)高趨勢(shì)相差10mm，高爐本體出現(xiàn)輕微傾斜狀態(tài)，爐皮多處開(kāi)裂，其中，1＃鐵口上方爐皮縱向開(kāi)裂達(dá)1.5m。高爐本體長(zhǎng)高趨勢(shì)見(jiàn)圖1所示。

圖1 高爐長(zhǎng)高趨勢(shì)圖

1.2 高爐冷卻系統(tǒng)損壞

至2016年，高爐爐身下部銅冷卻壁與鑄鐵冷卻壁之間有三層銅冷卻板出現(xiàn)大面積燒壞。高爐本體圓周方向，單層銅冷卻板冷、熱面分別有48塊，至目前為止，熱面冷卻板燒壞漏水的達(dá)125塊，占比86%，冷面燒壞漏水達(dá)76塊，占比49%。隨著高爐爐體長(zhǎng)高，爐身區(qū)域冷卻壁管頭拉裂現(xiàn)象較多，爐身中上部冷卻壁燒壞漏水達(dá)22塊，部分冷卻壁呈現(xiàn)向爐內(nèi)傾斜的現(xiàn)象。大量冷卻設(shè)備燒壞，導(dǎo)致?tīng)t墻保護(hù)性渣皮生成不穩(wěn)定，爐體熱負(fù)荷波動(dòng)大，給爐溫控制帶來(lái)不利影響。

1.3 側(cè)壁溫度偏高

至2010年高爐爐缸側(cè)壁溫度第一次超過(guò)400℃以來(lái)，側(cè)壁溫度升高趨勢(shì)較明顯，溫度超500℃頻次較多。從理論計(jì)算可以得到，2013年初，爐缸區(qū)域陶瓷杯基本脫落，鐵水全部與碳磚接觸，爐缸區(qū)域碳磚逐步開(kāi)始侵蝕。爐缸陶瓷杯脫落時(shí)，碳磚溫度均會(huì)出現(xiàn)大面積短期大幅度升高表現(xiàn)，同時(shí)爐缸水溫差與熱負(fù)荷也相應(yīng)升高。至2016年初，1＃鐵口區(qū)域碳磚溫度最高達(dá)761℃，且此溫度在1天時(shí)間內(nèi)從500℃直線升高，高爐采取臨時(shí)休風(fēng)堵風(fēng)口操作。

1.4 高爐風(fēng)口變形

受高爐入爐原料中有害金屬的影響，高爐內(nèi)襯耐材發(fā)生相變膨脹，在熱應(yīng)力作用下，風(fēng)口中小套易上翹變形［1］。小套與吹管，吹管與中節(jié)之間密封效果變差，經(jīng)常出現(xiàn)漏風(fēng)現(xiàn)象，特別是高爐休風(fēng)期間，裝吹管與風(fēng)口難度加大。在休風(fēng)更換小套期間，從風(fēng)口套流出大量銀白色金屬液體，經(jīng)化驗(yàn)，此液體中含有大量鉛、鋅化合物。從風(fēng)口流出液體如圖2所示。

圖2 風(fēng)口銀白色液體

2 護(hù)爐操作技術(shù)措施

2.1 優(yōu)化工藝操作

（1）改善原料質(zhì)量。根據(jù)7號(hào)高爐的生產(chǎn)現(xiàn)狀，公司再次強(qiáng)調(diào)以高爐為中心的經(jīng)營(yíng)思路，提出走精料路線的方針。從2016年開(kāi)始，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)從75%逐步提高至77%，自產(chǎn)焦炭熱強(qiáng)度（CSR）由65%提高至68%以上，焦炭反應(yīng)性（CRI）由26%降低至23%。在配料方面，提高了球團(tuán)礦的使用量，高爐入爐熟比增加至85%以上。在原料管理方面，優(yōu)化了篩分工藝，將生礦篩全部更換為樹(shù)脂篩，大大降低了入爐粉末含量，改善了高爐爐內(nèi)料柱透氣性。同時(shí)，生礦篩分系統(tǒng)全部使用樹(shù)脂篩，篩網(wǎng)上粘結(jié)粉末的現(xiàn)象大大減少，進(jìn)一步降低了人工清理篩網(wǎng)的勞動(dòng)強(qiáng)度。

從源頭改善原料質(zhì)量，嚴(yán)格控制入爐原料中Zn、Pb的含量，與公司采購(gòu)部門(mén)協(xié)調(diào)，要求在原料采購(gòu)方面做到少采購(gòu)高鋅原料，確保入爐鋅負(fù)荷控制在0.35kg／t以?xún)?nèi)，Pb含量控制在0.2kg／t以?xún)?nèi)。適當(dāng)提高燒結(jié)礦中MgO含量，控制好燒結(jié)礦中MgO／Al2O3在0.5水平，進(jìn)一步降低爐渣的粘度，改善爐渣流動(dòng)性，從而提高爐渣排堿能力，減少堿金屬在高爐內(nèi)的循環(huán)富集危害。

（2）爐內(nèi)氣流調(diào)節(jié)上。受高爐爐型結(jié)構(gòu)的影響，堅(jiān)持采取中心加焦的操作模式，中心加焦量控制在25%－30%水平，逐步增加入爐風(fēng)量至5000m3／min，確保中心氣流穩(wěn)定充足，高爐實(shí)際風(fēng)速達(dá)到260m／s以上。在料制上，采用5檔位布料制度，外環(huán)四個(gè)檔位礦、焦同角，最大角度為37度，角差2度，最內(nèi)環(huán)為中心焦，角度13.5度。在保證較強(qiáng)且穩(wěn)定的中心氣流條件下，逐步提高頂壓，爐頂壓力由200kPa逐步提高至230kPa，頂壓提高后，可有效增強(qiáng)排鋅、排堿能力，進(jìn)一步減少了堿金屬在高爐內(nèi)的循環(huán)富集危害。7號(hào)高爐常規(guī)料制見(jiàn)表1。

（3）出渣鐵管理。7號(hào)高爐設(shè)計(jì)鐵口3個(gè)，按設(shè)計(jì)要求，爐外出渣鐵采取兩用一備模式。由于場(chǎng)地面積的限制，三個(gè)鐵口分別布置在南、北兩個(gè)出鐵場(chǎng)，1＃鐵口與2＃、3＃鐵口之間夾角均為150度，2＃、3＃鐵口之間夾角為60度。鐵口分布的不均勻，導(dǎo)致?tīng)t缸狀態(tài)經(jīng)常不活躍，特別是2＃、3＃鐵口出渣鐵階段，單爐次鐵水溫度波動(dòng)高達(dá)20℃。鑒于此，從2016年開(kāi)始，除鐵溝檢修期間外，實(shí)施3個(gè)鐵口輪流出鐵模式，控制鐵口深度在3100－3400mm區(qū)間，自此，爐缸活躍性得到了明顯的改善，高爐更加穩(wěn)定順行。

表1 高爐常規(guī)料制

2.2 冷卻設(shè)備維護(hù)

對(duì)燒壞的銅冷卻板，采取對(duì)整個(gè)箱體進(jìn)行灌漿、封堵技術(shù)措施，同時(shí)對(duì)封堵冷卻板區(qū)域的熱電偶進(jìn)行全面檢查，確保溫度檢測(cè)正常。對(duì)燒壞漏水的冷卻壁，采取穿管修復(fù)技術(shù)，既能維持一定的壁體區(qū)域冷卻，又能杜絕漏水入爐內(nèi)。穿管修復(fù)技術(shù)原理為：將漏水的冷卻壁進(jìn)出水管斷開(kāi)，用其他管道和閥門(mén)連接到到下層出水管與上層進(jìn)水管，選擇直徑、長(zhǎng)度吻合的金屬軟管穿入漏水冷卻壁內(nèi)，穿管完成后，在兩管之間壓入導(dǎo)熱性能良好的壓漿料，然后向金屬軟管內(nèi)通蒸汽使壓漿料快速凝固，最后焊接好壓漿孔道，恢復(fù)冷卻壁通水。具體工藝如圖3所示。

圖3 冷卻壁穿管示意圖

2.3 加強(qiáng)爐缸碳磚殘厚管理

針對(duì)爐缸碳磚受有害金屬危害出現(xiàn)的膨脹現(xiàn)象，采取對(duì)爐缸區(qū)域進(jìn)行壓漿的處理措施，基本控制住爐缸區(qū)域氣隙的擴(kuò)大，鐵口冒煤氣現(xiàn)象得到緩解，提高了爐缸碳磚之間的有效傳熱效率，起到了護(hù)爐的作用效果。

建立爐缸碳磚殘厚專(zhuān)項(xiàng)管理機(jī)制，每半月對(duì)爐缸工作狀態(tài)進(jìn)行異常總結(jié)，主要包括爐缸區(qū)域碳磚溫度、碳磚殘厚、爐缸區(qū)域冷卻系統(tǒng)水溫差等的監(jiān)控分析。通過(guò)殘厚推算，制定了碳磚殘厚在700mm、600 mm、500mm三個(gè)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)溫度值，分別按提醒、注意、危險(xiǎn)三個(gè)等級(jí)采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。殘厚管理標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)熱電偶插入最深的第三點(diǎn)T3溫度值見(jiàn)表2。

表2 殘厚管理標(biāo)準(zhǔn)所對(duì)應(yīng)T3溫度

2.4 提高高爐本體冷卻強(qiáng)度

7號(hào)高爐使用的是開(kāi)路式工業(yè)循環(huán)冷卻模式，經(jīng)過(guò)12年的生產(chǎn)后，設(shè)備開(kāi)始老化，高爐冷卻水壓、水量均出現(xiàn)不同程度的降低。2016年以來(lái)，為了增強(qiáng)冷卻效果，通過(guò)增加一臺(tái)中壓泵的方式，增加高爐本體冷卻水量近500m3／h，此水量主要是用于爐缸高溫區(qū)冷卻。

3 近幾年護(hù)爐成效

通過(guò)一系列的護(hù)爐措施，高爐本體長(zhǎng)高區(qū)域明顯減弱，冷卻系統(tǒng)燒壞漏水?dāng)?shù)量近兩年只出現(xiàn)了3塊，高爐爐缸碳磚溫度超過(guò)600℃的頻次只出現(xiàn)了2次，高爐爐況順行也得到了保證，在護(hù)爐階段平均日產(chǎn)也能達(dá)到6200t水平，實(shí)現(xiàn)了高爐爐齡后期效益最大化。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）韶鋼7＃高爐護(hù)爐階段采取了一系列應(yīng)對(duì)措施，積極探索出適合爐役后期高爐本體維護(hù)的操作制度。

（2）追求精料入爐的操作理念，維持好合理穩(wěn)定的煤氣流分布，達(dá)到合理的操作爐型，是高爐護(hù)爐的最有效手段［2］。

（3）通過(guò)采取對(duì)漏水冷卻壁的穿管技術(shù)，盡可能維持冷卻壁原有的冷卻強(qiáng)度，減緩高爐冷卻壁的燒損速度，杜絕了入爐水源。

（4）加強(qiáng)爐缸碳磚殘厚趨勢(shì)管理，建立爐缸監(jiān)控維護(hù)制度，保證了爐缸溫度的安全受控，為爐役后期的穩(wěn)定順行提供了保障。