鞍鋼鲅魚圈4038m3高爐大修出殘鐵操作實(shí)踐

李偉偉 蔣 益 姜彥冰 張 南 龔向華 滕雪亮

1.前言

鞍鋼鲅魚圈1號(hào)高爐（4038m3）由中冶賽迪設(shè)計(jì)，第一代爐于2008年9月6日開爐投產(chǎn)。自2011年開始，高爐爐缸環(huán)碳溫度升高，隨著時(shí)間的推移，爐缸侵蝕逐漸加重，爐缸側(cè)壁溫度最高點(diǎn)達(dá)520℃，超紅色警戒線70℃，存在重大安全隱患并嚴(yán)重制約了生產(chǎn)。該爐于2018年6月6日停爐，第一代爐齡為9年9個(gè)月，單位爐容產(chǎn)鐵6546噸。本次大修高爐計(jì)劃更換爐缸全部冷卻壁和耐材、更換爐腹部分冷卻板、更換爐身第12段冷卻壁，設(shè)計(jì)工期66天。在時(shí)間緊任務(wù)重的情況下，出殘鐵是否成功，直接影響到主線工期。

2.出殘鐵方案確定

2.1 爐缸侵蝕情況

鞍鋼鲅魚圈1號(hào)爐缸設(shè)計(jì)六段冷卻壁，其中的二段和鐵口區(qū)域?yàn)楣饷驺~冷卻壁，六段為加厚光面鑄鐵冷卻壁，一、二、三、四段為低絡(luò)光面鑄鐵冷卻壁。爐底四層UCAR大塊碳磚，第一層為CJR石墨磚，第二至四層為D級(jí)大塊碳磚。爐底第四層碳磚上表面為瑞爾陶瓷杯墊。爐缸側(cè)壁為66層UCAR小塊碳磚，靠近冷卻壁熱面為NMD半石墨磚，靠近爐缸內(nèi)型一側(cè)為NMA碳磚。爐缸側(cè)壁圓周方向溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)為8個(gè)方向，角度差為45°，平均分布，每個(gè)方向電偶2支，插入深度分別為150mm和300mm。投產(chǎn)后考慮到爐缸監(jiān)測(cè)點(diǎn)覆蓋面較窄，在爐缸新增溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)89點(diǎn)，主要集中在爐缸H2、H3、H4段，每點(diǎn)2支電偶，插入深度為50mm和150mm，拓寬電偶監(jiān)測(cè)范圍。

自2011年開始，爐缸側(cè)壁溫度明顯上升，首先升高的部位是爐缸正西方位，第19層環(huán)碳（標(biāo)高8.595m）溫度點(diǎn)TE589（插入碳磚深度300mm），該部位溫度2011年7月最高上升至511℃。2012年10月，10層環(huán)碳（標(biāo)高7.55m），TE5303和TE5315的溫度先后超過500℃。

2.2 出殘鐵方案確定[1]

鲅魚圈1號(hào)高爐設(shè)計(jì)4個(gè)出鐵口，出鐵口夾角為78°和102°，圓周均勻分布。鐵水運(yùn)輸方式為魚雷罐運(yùn)輸，出鐵場(chǎng)平臺(tái)下東西兩側(cè)分設(shè)4條鐵道線，用于鐵水運(yùn)輸。高爐爐缸和最近的鐵道之間均有出鐵場(chǎng)承重梁?？紤]到現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件，決定采取地坑儲(chǔ)鐵的傳統(tǒng)出殘鐵方案。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，殘鐵口方位定在1號(hào)和2號(hào)鐵口之間，正西方向。

殘鐵口位置的確定[2]。根據(jù)爐缸側(cè)壁溫度，標(biāo)高為7.55m的第10層環(huán)碳點(diǎn)為檢測(cè)溫度最高點(diǎn)，也說明了在垂直方向上，該高度的爐缸耐材侵蝕最為嚴(yán)重。根據(jù)爐缸象腳侵蝕原理和爐底炭層溫度（爐底中心炭層最高溫度580°），推斷爐底侵蝕程度較為輕微，很可能陶瓷杯底仍然存在。通過多次技術(shù)研討，確定在標(biāo)高6.8m處，即爐底碳磚上表0.4m處為殘鐵出口標(biāo)高。

3.出殘鐵前準(zhǔn)備

3.1 出殘鐵能源介質(zhì)準(zhǔn)備

（1）殘鐵溝設(shè)兩條焦?fàn)t煤氣管路，兩個(gè)煤氣包，直徑：32mm。

（2）兩條氧氣管路，氧氣包直徑：32mm。

（3）壓壓縮空氣管路，空氣包直徑：32mm。

（4）兩條水管，水包直徑：32mm。

3.2 殘鐵溝和殘鐵坑的鋪設(shè)

殘鐵溝的設(shè)計(jì)與制作。殘鐵溝坡度為10度，鐵溝外殼鋼板槽高度1000mm，寬120mm，鋼板厚度16mm。主殘鐵溝離殘鐵口眼標(biāo)高距約為400mm，殘鐵溝用鋼結(jié)構(gòu)支撐，前端同爐殼焊接牢固，鐵溝兩側(cè)架設(shè)工作平臺(tái)和上下安全走梯。殘鐵溝內(nèi)部耐材結(jié)構(gòu)為：平砌一層耐火磚，耐火磚表面鋪設(shè)100mm-150mm厚的水炮泥，煤氣火烘干后再墊150mm厚溝泥。

殘鐵坑的設(shè)計(jì)與制作。殘鐵坑位于爐缸西南側(cè)6號(hào)鐵道區(qū)域，地平向下挖1000mm，底層鋪300mm焦粉，上層鋪200mm搗打料并用烘干器烘干。用散料隔開成88個(gè)2.3m×2.3m的小單元，設(shè)計(jì)容鐵量為1900噸。為防止渣鐵外溢，殘鐵坑外圍用散料疊高300mm～500mm擋墻。

4.出殘操作實(shí)踐

4.1 制作殘鐵口泥套

選定殘鐵口眼部位后，設(shè)備人員切割殘鐵口爐皮，開孔面積800mm×800mm。爐前人員將冷卻壁內(nèi)部積水用壓縮空氣吹掃干凈，并在冷卻壁開孔600mm×600mm。清理泥套部位殘?jiān)F和冷卻壁內(nèi)與爐皮間填料，至爐皮起摳進(jìn)至碳磚部位（大約340mm），用硬泥填實(shí)至與殘鐵溝下部連接，填料厚度250mm～300mm，殘鐵口直徑100mm～150mm并用煤氣火烘干。同時(shí)，為保證作業(yè)條件和環(huán)保要求，將爐前除塵引至殘鐵口處作臨時(shí)除塵。

4.2 出殘鐵操作

以殘鐵口為中心點(diǎn)，在周邊外30米內(nèi)設(shè)置安全警戒線，懸掛安全警示標(biāo)志，專人負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)警戒。高爐主管技師負(fù)責(zé)對(duì)燒氧設(shè)備檢查和確認(rèn)，燒氧人員必須按要求穿戴好勞動(dòng)保護(hù)用品（防熱服、毛巾、面罩、Co報(bào)警儀），提前備好生產(chǎn)工具（氧氣管、扦子、大錘、鉤）。6日8:00熱風(fēng)爐處理凈煤氣，爐前準(zhǔn)備燒殘鐵口工作；7日3:00開始燒冷卻壁，8:00擴(kuò)殘鐵口冷卻壁完畢，10:00開始做殘鐵口泥套，鋪殘鐵溝并開始烘烤，13:00開始燒殘鐵口出殘鐵，17:56殘鐵口燒開，開始出殘鐵。前期鐵流較大，緩沖區(qū)和擋墻起到了作用，鐵水經(jīng)過緩沖區(qū)后順利分配到殘鐵坑中。23:25出殘鐵結(jié)束，殘鐵口眼用水炮泥堵住，共出殘鐵835噸。

5.總結(jié)

（1）本次出殘鐵是鞍鋼4038m3高爐的首次出殘鐵操作。由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，工期緊張，煉鐵部技術(shù)工作者制定了科學(xué)完善的出殘鐵方案，保證了本次出殘鐵操作安全順利完成，開創(chuàng)了鞍鋼大型高爐停爐技術(shù)的新篇章。

（2）從后期爐缸耐材拆扒時(shí)的驗(yàn)證結(jié)果看，本次出殘鐵作業(yè)非常成功。在爐缸拆扒過程中，進(jìn)入爐缸勘察發(fā)現(xiàn)，整個(gè)爐缸殘鐵放凈，爐底陶瓷杯底露出，爐底沒有殘存鐵塊，大大節(jié)省了爐缸耐材拆扒的時(shí)間。

（3）本次出殘鐵操作的不足：由于前期冷卻壁停水、改管道以及漏水，造成焊接困難等問題，導(dǎo)致出殘鐵前的準(zhǔn)備施工時(shí)間長(zhǎng)達(dá)28小時(shí)。加上殘鐵口的制作，至7日17：56殘鐵才燒出，從停爐到出殘鐵歷時(shí)近36小時(shí)。由于間隔時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致殘鐵燒出困難，燒鐵口時(shí)間長(zhǎng)達(dá)5小時(shí)，加大了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí)由于間隔時(shí)間長(zhǎng)，在爐缸側(cè)壁形成了固態(tài)渣鐵層，增加了爐缸耐材拆扒的工作量。