鞍鋼鲅魚圈4038 m3高爐降料線停爐及開爐生產(chǎn)實踐

何沖 ，蔣益 ，邵思維 ，姜彥冰 ，吳官印 ，趙華 ，張智勇 ，胡紹磊

（1.海洋裝備用金屬材料及其應(yīng)用國家重點實驗室，遼寧 鞍山 114009；2.鞍鋼集團鋼鐵研究院，遼寧 鞍山 114009；3.鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司，遼寧 營口 115007）

鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司1號高爐（4038 m3）是目前鞍鋼最大的高爐之一，于2008年9月投產(chǎn)之后，各項經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到了國內(nèi)大型高爐的先進水平。隨著高爐持續(xù)生產(chǎn)運行，爐身下部及爐腰冷卻壁破損嚴(yán)重，2015年10月7日發(fā)生了爐皮燒穿事故，嚴(yán)重影響了日常生產(chǎn)，且由于漏水對高爐順行、降低燃料消耗、降低生鐵成本等十分不利。為了確保安全生產(chǎn)，需更換部分冷卻壁并對爐墻整體進行噴涂，采取了將料線降到風(fēng)口以下深空料線停爐措施，并在中修后順利開爐達(dá)產(chǎn)，本文對此做一介紹。

1 降料線停爐操作實踐

1.1 停爐前準(zhǔn)備工作

1.1.1 排查、控制爐身漏水

在預(yù)休風(fēng)前，仔細(xì)排查爐身冷卻系統(tǒng)，對每根冷卻水管進行點火查漏，包括后安裝的冷卻柱等，將損壞部位冷卻設(shè)備水量減至最低以維持生產(chǎn)。

1.1.2 洗爐操作

預(yù)休風(fēng)前一周開始采用適當(dāng)發(fā)展邊緣的操作制度，焦炭第10環(huán)加 1圈，礦第9、10環(huán)各減1圈，以促進氣流對爐墻的沖刷，清除爐身、爐腰、爐腹的頑固渣皮，爐溫按照上限控制，生鐵［Si］含量控制在0.6%～0.8%，同時逐步將入爐堿度從1.48降低至1.38，堿度按照下限控制，生鐵［S］含量控制在0.025%～0.035%，減少停爐過程中渣皮的脫落，減輕爐墻粘結(jié)殘渣鐵的清理工作量，增強爐缸內(nèi)作業(yè)的安全性［1-2］。

1.2 預(yù)休風(fēng)及停爐過程

1.2.1 預(yù)休風(fēng)

（1）休風(fēng)過程。預(yù)休風(fēng)前爐況順行良好，爐溫充沛，以減輕綜合負(fù)荷20%為目標(biāo)調(diào)整爐料，將終渣堿度控制在1.00±0.02，休風(fēng)前爐溫控制在［Si］含量（0.8±0.2）%。上休風(fēng)料期間逐步降低料線，由于輕負(fù)荷料下達(dá)使得透氣性提高，頂溫不好控制，逐步將中心加焦由4.5圈減至2.5圈。休風(fēng)料線6.9 m，生鐵［Si］含量 0.775%。

（2）處理漏水。預(yù)休風(fēng)期間，更換損壞的風(fēng)口、二套。對壞冷卻壁水管進行卡死處理，杜絕漏水，同時加大爐皮打水量，增加外部冷卻強度［3］。

（3）安裝爐頂打水槍。制作4支長7 m直徑65 mm打水槍，打水槍上部前4 m每隔30°圓弧鉆一排眼，共5排眼，孔徑5 mm，孔距離100 mm，每支槍鉆眼200個，插入爐內(nèi)5 m。將4支水槍由爐頂十字測溫孔插入爐內(nèi)，每支水槍可由手動閥門單獨控制流量，水槍與風(fēng)口高壓水系統(tǒng)連接。

（4）校對儀表。預(yù)休風(fēng)期間，對風(fēng)量、風(fēng)溫、風(fēng)壓、爐頂壓力、爐頂溫度、爐喉溫度、煤氣分析儀、爐身靜壓力壓差和打水流量表等各個自動化儀表進行校對［4］，確保降料線過程中實時測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。

（5）調(diào)整爐頂設(shè)備。調(diào)整爐頂放散配重，減輕爐頂電動放散閥配重，使其在頂壓0.15 MPa時自動打開；以一個液壓放散閥設(shè)置保護，使其在0.16 MPa時自動打開，保證爐內(nèi)大于此壓力時自動放散。檢查校對爐頂3個探尺，確保1個探尺能夠探測到24 m的深度；將爐頂齒輪箱氮氣、水量調(diào)整到最大，確保冷卻強度；安裝爐頂煤氣取出管，從爐頂壓力西北方向處接一條煤氣取樣管到爐臺，同時加裝氮氣反吹［5］，防止取樣管堵塞。

1.2.2 降料線停爐

高爐于2015年12月4日18：48開始送風(fēng)降料線停爐。降料線操作控制參數(shù)如表1所示，降料線出鐵情況如表2所示，降料線煤氣成分及料線如表3所示。

表1 降料線操作控制參數(shù)Table 1 Control Parameters for Operation of Dropping Stockline

表2 降料線出鐵情況Table 2 Tapping Situation along Dropping Stockline

表3 降料線煤氣成分及料線Table 3 Gas Compositions in Dropping Stockline and Stockline

高爐于19：47送煤氣成功，風(fēng)量逐步加至5 000 m3/min，風(fēng)壓 240 kPa，頂壓 120 kPa。為了加快降料線的速度，于20:05富氧5 000 m3/h。前期較為穩(wěn)定，沒有大的爆震出現(xiàn)，頂壓出現(xiàn)輕微尖峰。22：58出現(xiàn)一次較大爆震，頂壓上至166 kPa，打開2#放散泄壓，同時停氧減風(fēng)8 00 m3/min，18#風(fēng)口被渣皮堵上，由于打水沒有控制住頂溫超標(biāo)情況，開始撤風(fēng)溫至850℃。5日1：55，由于頂溫過高，減風(fēng)1 000 m3/min。4：00使用3#探尺測得料線為21.11 m。4：18發(fā)現(xiàn)7#風(fēng)口已黑，判定部分風(fēng)口已經(jīng)吹空，決定停止回收煤氣。4：20開放散，4：37 切斷煤氣，此后風(fēng)量 3 000 m3/min，風(fēng)壓40 kPa，頂壓8 kPa，風(fēng)溫850℃。6:00減風(fēng)至風(fēng)量2 300 m3/min，風(fēng)壓 30 kPa，頂壓 10 kPa。由于煤氣切斷閥承壓不能超過10 kPa，無法繼續(xù)加風(fēng)提高頂壓。決定開煤氣切斷閥，利用干法除塵的承壓盲板作為切斷，以便加風(fēng)提高爐頂壓力，加快降料線節(jié)奏，遂加風(fēng)至風(fēng)量2 200 m3/min，風(fēng)壓75 kPa，保留一個放散，提高頂壓至60 kPa。12：10使用3#探尺測得料線24.55 m。12：30風(fēng)口基本全黑吹空，初步判定料線已經(jīng)降到位，遂兩場同時出鐵并相應(yīng)減少風(fēng)量，出最后一次鐵。15：15休風(fēng)，爐內(nèi)料面基本降至風(fēng)口以下，中心料柱高約1.5 m，降料線過程完畢，共用時20 h 25 min。

2 開爐生產(chǎn)實踐

2.1 清爐缸

為了使風(fēng)口和鐵口、鐵口和鐵口之間保持暢通，利于送風(fēng)初期的出鐵工作，確保開爐成功，需要將爐缸內(nèi)的反彈料等雜物清理干凈，至見紅焦炭為止［6］。此次清理爐缸作業(yè)分兩次進行。第一次是爐身冷卻壁更換完畢，對爐身至爐腰區(qū)域進行噴涂造襯作業(yè)后，將挖掘機吊裝入高爐內(nèi)部，清理噴涂造襯過程中落入爐內(nèi)的反彈料等雜物，利用小型皮帶運輸機將雜物運出，爐料清理至爐缸上部風(fēng)口區(qū)域；然后對露出爐腹區(qū)域的渣皮等粘結(jié)物進行清理，并更換損壞的冷卻板，更換完畢后再對爐腹區(qū)域進行噴涂造襯。第二次是在爐腹及風(fēng)口二套區(qū)域噴涂造襯完畢后，對爐缸進行徹底清理，首先將爐缸內(nèi)的反彈料清理干凈，并繼續(xù)向下挖至出現(xiàn)焦炭，4個鐵口區(qū)域均需要深挖到鐵口眼處，達(dá)到風(fēng)口中心線以下5.0 m，并環(huán)風(fēng)口挖一條寬2.0 m、深4.0 m的環(huán)狀溝，以利于爐缸渣鐵溝通，同時保證中心堆尖不高于風(fēng)口，便于高爐送風(fēng)恢復(fù)。

2.2 烘爐

為了除去爐體噴涂料水分，開爐前需采取烘爐操作［7］。烘爐前，要確保熱風(fēng)爐系統(tǒng)試車合格，鼓風(fēng)機及冷風(fēng)管道試壓合格，爐頂各閥試車合格，上料系統(tǒng)聯(lián)合試車、冷卻系統(tǒng)試水、調(diào)節(jié)水量、水壓均合格并經(jīng)過認(rèn)證，計器儀表運轉(zhuǎn)正常準(zhǔn)確、靈敏可靠，爐缸清理干凈。由于本次爐缸清理采用挖掘機爐內(nèi)清理方式，為防止紅焦過多在烘爐期間大量燃燒威脅爐缸碳磚，要求烘爐前加入大塊焦將環(huán)溝填平。

烘爐期間，爐頂溫度不準(zhǔn)大于250℃，超過時應(yīng)適當(dāng)減風(fēng)，齒輪箱溫度小于55℃；控制好熱風(fēng)爐界面溫度、拱頂溫度、廢氣溫度，確保滿足技術(shù)規(guī)程要求；烘爐操作要連續(xù)，無特殊情況不得間斷，按烘爐曲線進行；烘爐開始時，首先開冷風(fēng)大閘和冷風(fēng)調(diào)節(jié)閥，少開冷風(fēng)小門送風(fēng)，提高風(fēng)溫時可適當(dāng)增加冷風(fēng)小門開度，風(fēng)溫調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)風(fēng)溫時要視風(fēng)量、冷風(fēng)小門及冷風(fēng)開度等情況，嚴(yán)禁憋冷壓。

烘爐操作具體如下：

（1）關(guān)閉均排壓閥、煤氣切斷閥，打開均壓放散閥和爐頂放散閥，關(guān)閉爐頂人孔。爐頂設(shè)備包括齒輪箱、閥箱等部位冷卻水、氮氣達(dá)到正常狀態(tài)。

（2）風(fēng)口及二套的冷卻系統(tǒng)正常通水，其余各系統(tǒng)通水量調(diào)整到正常水量的1/3。

（3）嚴(yán)格控制烘爐過程，換爐風(fēng)溫波動不大于20℃。開始烘爐時，采用混風(fēng)大閘送風(fēng)，冷風(fēng)溫度150℃左右。烘爐溫度曲線見圖1。

圖1 烘爐溫度曲線Fig.1 Temperature Curves of Drying Furnace

（4）烘爐結(jié)束后，倒流休風(fēng)，打開全部大蓋，爐頂放散閥全開，進行自然冷卻。

2.3 裝入開爐料

開爐總焦比3.0 t/t，總堿度0.95，渣比718 kg/t，生鐵［Si］含量4.0%，焦炭批重21 t，凈焦填充至爐腹高度的1/2處，添加石灰石、硅石、錳礦以利于造渣，爐料分14段入爐。開爐裝料計劃如見表4所示。

表4 開爐裝料計劃Table 4 Charging Plan for Blowing-in

爐內(nèi)料線上到6 m以內(nèi)時，開爐頂人孔觀察爐內(nèi)料面情況，爐內(nèi)料面比較平整，上到料線1.5 m時還有3批開爐料沒有放進爐內(nèi)，送風(fēng)后將剩余3批開爐料放入。

2.4 開爐操作

高爐于2016年1月2日11:58送風(fēng)，送風(fēng)時堵 24 個風(fēng)口，由于休風(fēng)前 2#、4#鐵口出鐵，2#、3#鐵口配有事故擺嘴，2#、3#、4#鐵口爐缸區(qū)域挖的較好，因此決定在2#、3#、4#鐵口上方各集中開2個風(fēng)口，在2#～4#鐵口間均勻開6個風(fēng)口，共計12個風(fēng)口送風(fēng)。

2.4.1 送風(fēng)情況

送風(fēng)后，由于熱風(fēng)溫度偏低，打開部分風(fēng)口小蓋，以增加風(fēng)量，提高熱風(fēng)溫度。風(fēng)溫上升到750℃以上后，關(guān)閉小蓋，風(fēng)量維持在2 400 m3/min左右。由于煤氣溫度低，2日23:50才達(dá)到接收煤氣溫度要求，開始接收煤氣。至3日17時，風(fēng)量一直維持在2 000 m3/min以上，風(fēng)口狀態(tài)良好，前端焦炭活躍燃燒，爐缸溫度緩步上升。期間鐵口逐步有潮氣和瓦斯火噴出，證明爐缸和鐵口基本通氣。3日13:00開始出鐵，隨著爐內(nèi)渣鐵的排放，逐步打開風(fēng)口，增加送風(fēng)面積，按照集中打開的原則，以開風(fēng)口為中心，逐步向兩端打開風(fēng)口，至5日15:30風(fēng)口全部打開，15:50送氧4 000 m3/h，歷時62 h達(dá)到全風(fēng)水平。開爐送風(fēng)恢復(fù)操作參數(shù)如表5所示。

表5 開爐送風(fēng)恢復(fù)操作參數(shù)Table 5 Operation Parameters for Blasting Air during Reheating BF after Blowing-in

2.4.2 出鐵情況

送風(fēng)后，于3日13:00出第一次鐵，走事故擺嘴出渣鐵37 t。18:30出第二次鐵，走事故擺嘴出渣鐵393 t。4日6:50出第三次鐵，正常走砂口，由于鐵口處理時間長欠鐵多，加之燒鐵口導(dǎo)致鐵口孔道增大，出鐵后跑大流，被迫堵炮，15 min出鐵485 t、出渣 10 t。之后出鐵基本正常，鐵水［Si］含量基本在1.0%以上。出第6次鐵鐵水物理熱達(dá)到1 356℃，第8次鐵鐵水物理熱達(dá)到1 425℃，第14次鐵鐵水溫度達(dá)到1 522℃。開爐恢復(fù)出鐵情況如表6所示。

表6 開爐恢復(fù)出鐵情況Table 6 Tapping Situation of Reheated BF after Blowing-in

2.4.3 改變操作制度，調(diào)整料批重量

最后3批裝爐料入爐后，將高爐裝料制度改為較送風(fēng)前發(fā)展邊緣的操作制度（見表7），料批重量調(diào)整為60 t，入爐堿度1.26。隨著渣鐵排放，逐步加風(fēng)恢復(fù)以提高強度。第59批入爐焦比由700 kg/t減至600 kg/t，第67批入爐焦比由600 kg/t減至480 kg/t，焦丁比25 kg/t，用小粒礦1/7。開爐送風(fēng)恢復(fù)過程參數(shù)情況見圖2。高爐恢復(fù)達(dá)到全風(fēng)水平后，1月6日產(chǎn)量為7 700 t，達(dá)到中修前水平，送風(fēng)7天后，綜合焦比達(dá)到480 kg/t，實現(xiàn)了高產(chǎn)低耗的目標(biāo)，高爐開爐恢復(fù)順利并快速達(dá)產(chǎn)。

表7 送風(fēng)前后高爐裝料操作制度Table 7 Charging Operation System for BF before and after Blasting Air

圖2 開爐送風(fēng)恢復(fù)過程參數(shù)情況Fig.2 Parameters for Blasting Air during Reheating BF Recovery after Blowing-in

3 結(jié)語

鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司1號4038 m3高爐在發(fā)生爐皮燒穿事故后，開展了降料線停爐及開爐生產(chǎn)實踐。降料線過程中，根據(jù)爐頂溫度、閥箱、齒輪箱溫度嚴(yán)格控制打水量，均勻打水，防止了較大爆震的出現(xiàn)。合適的出鐵次數(shù)使渣鐵物理熱充沛、流動性良好。利用較高的風(fēng)壓及時將爐缸渣鐵出凈，為順利降料面奠定了基礎(chǔ)。前期的清爐缸到鐵口區(qū)域、四周形成環(huán)狀溝和鐵口預(yù)埋氧槍對渣鐵能夠順利排出起著關(guān)鍵的作用。由于開風(fēng)口、加風(fēng)節(jié)奏掌控到位，壓差維持合理，爐前渣鐵得到了及時排放，大大加快了爐況恢復(fù)，實現(xiàn)了62 h恢復(fù)全風(fēng)。高爐降料線停爐、開爐恢復(fù)順利并快速達(dá)產(chǎn)，值得參考和借鑒。