李曉東
（昆明鋼鐵股份有限公司新區(qū)煉鐵廠）
摘 要: 昆鋼新區(qū)2500m3高爐，30個(gè)風(fēng)口、3個(gè)鐵口，采用新型PW并罐式無(wú)料鐘爐頂布料設(shè)備，于2012年6月26日送風(fēng)投產(chǎn)。由于原料組織困難，退出使用進(jìn)口礦，礦石品位不斷下降，爐料中有害元素大幅度升高；高爐使用焦炭品種多，質(zhì)量不穩(wěn)定；高爐冷卻系統(tǒng)的先天性設(shè)計(jì)缺陷等原因，高爐爐墻頻繁的結(jié)厚和爐況失常現(xiàn)象，爐況波動(dòng)，頻繁出現(xiàn)懸料、崩料現(xiàn)象，處理難度大，產(chǎn)量大幅下降，焦比明顯升高，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)惡化。通過(guò)采取一系列的調(diào)整措施，高爐爐況得到及時(shí)掌控，爐墻結(jié)厚得到有效處理，而且高爐摸索出了一套適合自身的避免結(jié)厚的措施。
關(guān)鍵詞： 高爐爐墻；結(jié)厚；摸索；措施
1 概述
昆鋼新區(qū)2500m3高爐于2012年6月26日建成投產(chǎn)。有效容積2500m3，高徑比2.25，設(shè)有3個(gè)鐵口，30個(gè)風(fēng)口，設(shè)計(jì)一代爐齡15年，高爐利用系數(shù)2.2，年產(chǎn)鐵185萬(wàn)噸。開(kāi)爐生產(chǎn)初期入爐燒結(jié)礦中配加進(jìn)口礦粉50%，以及使用南非優(yōu)質(zhì)塊礦，綜合入爐品位57.8%左右，由于昆鋼地處祖國(guó)西南邊陲，原料采購(gòu)、組織比較困難，為了穩(wěn)定生產(chǎn)、降低生產(chǎn)成本，昆鋼被迫逐漸減少或退出進(jìn)口礦粉，全部使用省內(nèi)礦及少部分國(guó)內(nèi)其他礦，入爐原料品位大幅度下降，到2013年5月份燒結(jié)礦就逐漸全部退出使用進(jìn)口礦粉，綜合入爐品位平均51%左右，最低只有50.5%。因省內(nèi)礦含有害元素較多，高爐的冶煉條件發(fā)生了變化。從2013年至2014年底，爐身冷卻壁從9段至14段，經(jīng)常出現(xiàn)局部位置結(jié)厚，爐身冷卻壁溫度圓周分布不均勻情況，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致?tīng)t況失常現(xiàn)象，給生產(chǎn)造成了較大損失。每次結(jié)厚的處理，都耗時(shí)耗力，經(jīng)過(guò)一次次的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，摸索出預(yù)防爐身粘結(jié)的措施。
2 爐墻粘結(jié)的原因
粘結(jié)的原因多種多樣，昆鋼2500m³高爐爐墻粘結(jié)的原因有原燃料質(zhì)量差、生產(chǎn)系統(tǒng)不匹配、高爐冷卻形式的缺陷等。
2.1 入爐原燃料問(wèn)題
2.1.1 原料有害元素含量高
昆鋼2500m³高爐全部使用省內(nèi)礦及少部分國(guó)內(nèi)其他礦。省內(nèi)礦品位低，而低品位爐料中鉛、鋅和堿金屬含量偏高，鉛還原后易沉淀于高爐底部，滲入磚縫損壞爐襯，鋅形成蒸汽后隨煤氣上升，與爐料中粉末相互作用極易造成高爐上部結(jié)厚。因高爐除塵灰在廠內(nèi)精選后作為燒結(jié)配料使用，這樣形成了有害元素在生產(chǎn)工藝內(nèi)的循環(huán)富集。造成新區(qū)高爐爐況不穩(wěn)定，爐身中上部易結(jié)厚。表1為昆鋼2500m³高爐使用的原燃料堿金屬負(fù)荷表。
表1 高爐使用原燃料的堿金屬負(fù)荷表
2.1.2 燒結(jié)礦質(zhì)量不穩(wěn)定，入爐粉末多
燒結(jié)生產(chǎn)不穩(wěn)定，導(dǎo)致燒結(jié)礦質(zhì)量波動(dòng)大，燒結(jié)礦中FeO含量波動(dòng)大，冶金性能差，燒結(jié)礦堿度頻繁波動(dòng)及入爐粉末高，容易出現(xiàn)粘結(jié)。表3為燒結(jié)礦FeO及入爐粉末情況表。
表2 高爐使用燒結(jié)礦情況
表3 高爐使用焦炭的指標(biāo)分析表
在幾次爐墻結(jié)厚的之前，焦炭熱態(tài)指標(biāo)都頻繁出現(xiàn)問(wèn)題。使高爐料柱和爐缸中心料柱透氣透液性變差，爐身發(fā)生粘結(jié)，爐缸中心堆積。
2.2 生產(chǎn)系統(tǒng)不匹配
昆鋼新區(qū)是但系統(tǒng)生產(chǎn)線(xiàn)，煉鐵一座2500m3高爐生產(chǎn)，燒結(jié)300㎡燒結(jié)機(jī)一臺(tái)，煉鋼，120m³的轉(zhuǎn)爐兩座，5流大方坯生產(chǎn)線(xiàn)一條，7流小方坯生產(chǎn)線(xiàn)兩條。但高爐生產(chǎn)能力與燒結(jié)、煉鋼不匹配。首先，原料供應(yīng)不足，上道工序燒結(jié)廠產(chǎn)能弱。燒結(jié)廠在現(xiàn)有原料條件下產(chǎn)能不夠，最終的頻繁提高燒結(jié)礦堿度，多吃酸性球團(tuán)礦。其次，下道工序煉鋼生產(chǎn)節(jié)奏跟不上煉鐵，經(jīng)常導(dǎo)致鐵水罐積壓嚴(yán)重，煉鐵等罐出鐵的情況，導(dǎo)致高爐憋風(fēng)、慢風(fēng)情況時(shí)有發(fā)生。高爐滿(mǎn)負(fù)荷生產(chǎn)起來(lái)，燒結(jié)原料供應(yīng)不足，煉鋼生產(chǎn)節(jié)奏跟不上。因此，從2012年6月份開(kāi)爐至今，高爐風(fēng)口頻繁進(jìn)行調(diào)整，縮小進(jìn)風(fēng)風(fēng)口直徑，但上下道工序仍然不能夠滿(mǎn)足煉鐵生產(chǎn)，最終只能采用長(zhǎng)期堵2-3個(gè)風(fēng)口作業(yè)，來(lái)協(xié)調(diào)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)。由于長(zhǎng)時(shí)間堵風(fēng)口作業(yè)，導(dǎo)致高爐爐缸進(jìn)風(fēng)不均勻，爐缸堆積，從而導(dǎo)致高爐爐墻結(jié)厚。表4是高爐投入生產(chǎn)以來(lái)風(fēng)口面積和堵風(fēng)口個(gè)數(shù)的統(tǒng)計(jì)表
表4 高爐投產(chǎn)至今的風(fēng)口面積和堵風(fēng)口個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)表
2.3 冷卻系統(tǒng)的問(wèn)題
2.3.1 冷卻設(shè)備設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)不符
冷卻設(shè)備的壽命是決定高爐壽命的最關(guān)鍵因素，冷卻設(shè)備型式選擇是否恰當(dāng)，結(jié)構(gòu)是否合理是高爐能否長(zhǎng)壽的重要前提條件?，F(xiàn)代大高爐冷卻設(shè)備有全冷卻壁、冷卻壁與冷卻板相結(jié)合兩種形式，全冷卻壁型式由于具有冷卻面積大、冷卻均勻、維持爐型好、投資省、安裝方便等諸多優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛應(yīng)用，特別是隨著磚壁合一、薄壁內(nèi)襯技術(shù)、新型鑄鐵冷卻壁及銅冷卻壁技術(shù)以及軟水密閉循環(huán)冷卻技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，全冷卻壁的冷卻型式更加廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代大中型高爐。昆鋼2500m³高爐爐底至爐喉共設(shè)置14段冷卻壁。按照爐內(nèi)縱向各區(qū)域不同的工作條件和熱負(fù)荷大小，采用不同結(jié)構(gòu)型式和不同材質(zhì)的冷卻壁。爐爐底采用管徑φ108´14mm冷拔無(wú)縫鋼管作為冷卻設(shè)備，共57根，鋼管間距254mm，平行排列布置在爐底封板之上。風(fēng)口以下采用3段光面低鉻鑄鐵冷卻壁，每段按44塊標(biāo)準(zhǔn)冷卻壁設(shè)計(jì)。為加強(qiáng)鐵口區(qū)域的冷卻，在3個(gè)鐵口區(qū)域下方各采用2塊鑄銅冷卻壁，每塊冷卻壁水管為7進(jìn)7出，水管直徑均為φ80x6mm。鑄鐵冷卻壁水管均為4進(jìn)4出，豎直排列，水管直徑均為φ76X6mm。第1段冷卻壁高度2060mm，第2、3段冷卻壁高度2700mm；鑄鐵冷卻壁壁體厚160mm，鑄銅冷卻壁壁體厚120mm。風(fēng)口區(qū)第4段采用光面球墨鑄鐵冷卻壁，高度2700mm，共30塊。本段冷卻壁水管為5進(jìn)5出或6進(jìn)6出，水管直徑均為φ76X6mm。冷卻壁壁體厚400mm。爐腹1段（第5段）、爐腰1段（第6段）、爐身下部2段（第7、8段），均采用單層水冷4通道銅冷卻壁，冷卻壁熱面設(shè)有燕尾槽，每段44塊。第5段銅冷卻壁高度2600mm，第6段銅冷卻壁高度2000mm，第7、8段銅冷卻壁高度2500mm。銅冷卻壁厚度120mm。爐身中上部冷卻設(shè)備共6段，冷卻壁材質(zhì)均為球墨鑄鐵。冷卻壁內(nèi)豎直管直徑為φ76X6mm，蛇形管直徑為φ70x6mm。第9、10段，為雙層水冷鑲磚鑄鐵冷卻壁，冷卻壁高度1840mm，冷卻壁壁體厚度340mm，每段40塊；第11、12、13段為單層水冷鑲磚鑄鐵冷卻壁，冷卻壁高度2000mm，冷卻壁壁體厚度235mm。第11、12段每段36塊；第13段32塊；第14段為倒扣式鑲磚鑄鐵冷卻壁，壁體內(nèi)側(cè)面為高爐內(nèi)型，冷卻壁高度2120mm，冷卻壁壁體厚度240mm，每段32塊。
按照理論設(shè)計(jì)，冷卻設(shè)備布置較合理。但在實(shí)際生產(chǎn)中，不能滿(mǎn)足昆鋼2500m³高爐實(shí)際，生產(chǎn)爐體冷卻強(qiáng)度調(diào)整手段比較單一，不能滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)。調(diào)整冷卻強(qiáng)度的手段有：1.調(diào)整冷卻水量；2.調(diào)整冷卻水水溫。在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)冷卻強(qiáng)度過(guò)大時(shí)，只能依靠這兩種手段調(diào)整。如果某一段位置出現(xiàn)冷卻強(qiáng)度過(guò)大或結(jié)厚的時(shí)候，無(wú)論是減水還是調(diào)整冷卻水水溫哪一種方式，都將調(diào)整全爐水量或進(jìn)水溫度，而不能單獨(dú)調(diào)整某一段或某一區(qū)域。所以當(dāng)出現(xiàn)局部冷卻強(qiáng)度過(guò)大或有結(jié)厚征兆的時(shí)候，冷卻制度的調(diào)整就比較被動(dòng)。
2.3.2 冬季容易發(fā)生爐墻結(jié)厚
從2013年開(kāi)始，高爐在冬季容易發(fā)生爐墻結(jié)厚，冷卻強(qiáng)度過(guò)大是重要原因之一。高爐是薄壁爐襯，冬天氣溫低時(shí)容易發(fā)生爐墻結(jié)厚。其次是因?yàn)闋t型矮胖，橫向尺寸大，爐身表面積大，加之冬季氣溫低，散熱多。第三，冬季進(jìn)水溫度較低，實(shí)際冷卻強(qiáng)度增大。
3 爐墻結(jié)厚的預(yù)防
3.1 加強(qiáng)原燃料的監(jiān)控與管理
認(rèn)真監(jiān)控?zé)Y(jié)礦情況，由于燒結(jié)礦品位低，粒度不均勻，高爐只能把好入爐原料關(guān)，控制好槽下燒結(jié)礦篩分，盡可能的減少入爐粉末。狠抓原燃料管理。（1）要求槽下人員每?jī)尚r(shí)觀察匯報(bào)原料情況一次，主控室及時(shí)根據(jù)倉(cāng)存原料情況調(diào)整用倉(cāng)，堅(jiān)決不允許出現(xiàn)低槽位拉料，并采取半槽以上卸料，降低燒結(jié)礦進(jìn)倉(cāng)落差，減少破碎。（2）加強(qiáng)與燒結(jié)廠信息溝通，當(dāng)燒結(jié)礦生產(chǎn)出現(xiàn)異常情況，高爐及時(shí)采取措施，把原燃料質(zhì)量波動(dòng)對(duì)高爐的影響減少到最小。（3）因燒結(jié)能力滿(mǎn)足不了高爐生產(chǎn)，高爐槽前分級(jí)篩未投入使用。為了減少入爐粉末，高爐經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的試驗(yàn)與摸索，最終將篩分配料速率控制在90-110kg/s左右。并進(jìn)行在線(xiàn)跟蹤，篩分速率超出范圍，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。（4）每周進(jìn)行五次篩分取樣分析，對(duì)入爐燒結(jié)礦、球團(tuán)礦中＜5 mm的粉末進(jìn)行測(cè)定，如發(fā)現(xiàn)＜5 mm的粉末比例超過(guò)2% ，則立即查找原因進(jìn)行處理，嚴(yán)格控制入爐粉末。
“焦炭是高爐的命根”，在礦石品位不斷下滑的同時(shí)，更應(yīng)該抓好焦炭質(zhì)量。昆鋼新區(qū)一期由于沒(méi)有焦化、沒(méi)有鐵路，采購(gòu)的焦炭都為汽運(yùn)焦，因此必須做好進(jìn)廠前的質(zhì)量檢驗(yàn)工作。高爐就組成了專(zhuān)人的質(zhì)量跟蹤小組，對(duì)入廠焦炭質(zhì)量進(jìn)行跟蹤及驗(yàn)收，每車(chē)焦炭都進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取樣，對(duì)水分重、粒度較碎的焦炭進(jìn)行單獨(dú)堆放或退回，嚴(yán)格保證入廠焦炭的質(zhì)量。在焦炭入爐使用過(guò)程中，嚴(yán)格監(jiān)控入爐焦炭質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量波動(dòng)大，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，保證爐況的穩(wěn)定與順行。其次，對(duì)進(jìn)廠外購(gòu)焦做好質(zhì)量跟蹤。針對(duì)進(jìn)廠焦分析滯后的情況，新進(jìn)廠的焦炭待分析出來(lái)后在使用，如有問(wèn)題，可分批減少用量搭配使用，避免造成爐缸堆積或不活。
3.2 精細(xì)化操作，樹(shù)立穩(wěn)定順行為主，兼顧強(qiáng)化的思路
在日常操作中，精心、細(xì)化，勤觀察、勤分析，穩(wěn)定各種操作制度。避免爐溫、堿度大幅度的波動(dòng)，造成軟熔帶根部的波動(dòng)。避免長(zhǎng)時(shí)間慢風(fēng)、低料線(xiàn)作業(yè)，維持合適的送風(fēng)制度與裝料制度。針對(duì)長(zhǎng)期堵風(fēng)口冶煉，高爐定期對(duì)所堵風(fēng)口的位置進(jìn)行更換，而且進(jìn)入2015年開(kāi)始嘗試縮小風(fēng)口、采用傾斜角度大的風(fēng)口冶煉工作，爭(zhēng)取早日實(shí)現(xiàn)全風(fēng)口作業(yè)的目標(biāo)。
3.3 加強(qiáng)設(shè)備管理
在設(shè)備管理方面，以預(yù)防設(shè)備事故為重點(diǎn)，加強(qiáng)設(shè)備巡視、點(diǎn)檢，確保設(shè)備的正常運(yùn)行，降低設(shè)備慢風(fēng)率、休風(fēng)率，為高爐持續(xù)強(qiáng)化提供了充分的設(shè)備保障。較低的設(shè)備慢風(fēng)率、休風(fēng)率，無(wú)疑有利于高爐的穩(wěn)定。對(duì)重點(diǎn)設(shè)備，如開(kāi)口機(jī)、泥炮等，實(shí)行專(zhuān)人檢查、專(zhuān)人維護(hù)制度。避免因設(shè)備故障造成的低料線(xiàn)、慢風(fēng)、休風(fēng)。
3.4 加強(qiáng)爐前管理
由于入爐品位低、渣量大，一旦出鐵不及時(shí)或渣鐵排不凈，造成爐內(nèi)憋渣、憋鐵，導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)氣流變化，從而影響高爐的順行。日常操作中，規(guī)范打泥量，控制鐵口深度，禁止空撞鐵口，維護(hù)好泥套，減少冒泥等措施維護(hù)鐵口。礦石品位低，渣量大，嚴(yán)格按要求組織出鐵，2.5小時(shí)放不吹鐵口、出鐵1個(gè)小時(shí)不見(jiàn)渣，根據(jù)情況及時(shí)組織平行出鐵，封、開(kāi)鐵口時(shí)間間隔控制小于10分鐘，正常情況下鐵口不連放等等，加強(qiáng)對(duì)爐前出渣出鐵的重視。
3.5 定期做好排堿工作
由于我們?cè)现泻械膲A金屬和有害元素偏高。避免大量的有害元素長(zhǎng)期存在于爐內(nèi)，應(yīng)定期進(jìn)行排堿工作。針對(duì)高爐原燃料條件變化以及爐渣性能二元堿度R2控制在1.15～1.20范圍內(nèi)；在堿度調(diào)整上，根據(jù)出爐渣堿度與上倉(cāng)原料堿度分析相結(jié)合的方式進(jìn)行調(diào)整，采用以生鐵含硫量來(lái)定爐渣堿度，考慮爐渣堿度過(guò)高，不利于排堿工作，在保證生鐵含硫在0.025%-0.030%范圍內(nèi)盡可能下調(diào)堿度。
3.6 冷卻制度合理調(diào)整
根據(jù)冶煉強(qiáng)度及時(shí)調(diào)整冷卻水量或水溫差，休風(fēng)期間及時(shí)調(diào)控水溫。強(qiáng)化冷卻體系管理，維持合理的操作爐型，不僅有利于高爐長(zhǎng)壽，更有利于爐況的穩(wěn)定順行，只有好的順行狀態(tài)才能有利于進(jìn)一步提高產(chǎn)量，降低消耗。隨著高爐冶煉強(qiáng)度的提高，爐型結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生一定的變化，良好的操作爐型能夠保護(hù)爐襯和冷卻設(shè)備，如爐型不規(guī)整，高爐則難以穩(wěn)定順行，更難以強(qiáng)化。加強(qiáng)對(duì)冷卻系統(tǒng)的檢查和測(cè)量工作，對(duì)檢查和測(cè)量結(jié)果及時(shí)做好記錄、分析、調(diào)整，嚴(yán)格認(rèn)真控制好進(jìn)水溫度。隨著冶煉強(qiáng)度的不斷提高，進(jìn)水溫度從開(kāi)爐來(lái)的45～46℃調(diào)整到現(xiàn)在的39～40℃，通過(guò)認(rèn)真觀察冷卻壁在線(xiàn)溫度檢測(cè)及補(bǔ)水曲線(xiàn)變化，控制全爐水溫差在5～6℃，確保爐腹、爐腰、爐身下部及爐身中上部各段冷卻需要，以利于形成合理操作爐型并使之保持穩(wěn)定。
其次，進(jìn)入寒冷季節(jié)時(shí)提前降低冷卻強(qiáng)度，適當(dāng)提高進(jìn)水溫。
3.7 利用休風(fēng)機(jī)會(huì)校正風(fēng)口中套
由于使用的原燃料中堿金屬、有害元素含量高，造成高爐爐體上漲，導(dǎo)致高爐個(gè)別風(fēng)口不同程度的變形，變形后影響爐缸的工作，導(dǎo)致氣流變化，最終影響高爐的穩(wěn)定。高爐利用休風(fēng)機(jī)會(huì)校正風(fēng)口，盡可能保證風(fēng)口工作的均勻性，有利于爐缸初始煤氣分布的均勻性。表5為2014年校正中套情況表。
表5 2014年中套校正情況表
4 預(yù)防高爐結(jié)厚的效果
通過(guò)一段時(shí)間的摸索，采取一系列的預(yù)防措施工作，進(jìn)入2015年，爐體9段-14段溫度穩(wěn)定正常，高爐爐墻結(jié)厚情況沒(méi)有在發(fā)生過(guò)，高爐爐況穩(wěn)定順行，高爐各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)完成較好。表6為2015年1-5月份主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。（其中1月份噴吹系統(tǒng)大修）
表6 2014年中套校正情況表
5 預(yù)防高爐結(jié)厚有待解決一些問(wèn)題
昆鋼新區(qū)2500m3高爐加強(qiáng)了爐墻結(jié)厚的預(yù)防工作，取得了較大的進(jìn)步，減少了爐墻結(jié)厚的情況，但仍然需要解決好以下問(wèn)題。
長(zhǎng)期堵風(fēng)口作業(yè)，不利于爐型維護(hù)，何時(shí)能調(diào)整、滿(mǎn)足全風(fēng)口作業(yè)，還需要摸索。
原燃料中有害元素多后，容易導(dǎo)致高爐爐體上漲，影響高爐爐缸工作及高爐長(zhǎng)壽。
6 參考文獻(xiàn)
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