余映紅
( 萍鋼實(shí)業(yè)股份公司九江煉鐵廠，江西九江332500)
摘要: 萍鋼實(shí)業(yè)股份公司九江煉鐵廠1 號高爐于2011 年3 月開始出現(xiàn)惡性懸料，休風(fēng)坐料后檢查發(fā)現(xiàn)爐身結(jié)瘤，采取降料面炸瘤處理后爐況恢復(fù)正常。通過對結(jié)瘤進(jìn)行分析，總結(jié)爐況處理的成功與不足，以便積極應(yīng)對高爐冶煉條件的變化，確保爐況穩(wěn)定順性。
關(guān)鍵詞: 高爐鐵煉; 爐瘤; 爐況調(diào)節(jié)
1 前言
萍鋼九江煉鐵廠1 號高爐有效爐容450 m3，采用串罐式無料鐘爐頂結(jié)構(gòu)，于2007 年開爐投產(chǎn)。2011 年3 月初，1號高爐爐況不理想，3月4 日由于惡性懸料事故，休風(fēng)觀察料面( 料線約10 m) ，發(fā)現(xiàn)爐喉鋼磚下沿及爐身下部有不同程度的結(jié)瘤，做好準(zhǔn)備后于3 月10 日停爐降料面進(jìn)行炸瘤。此次結(jié)瘤位置在爐喉鋼磚下沿至4 m 處，屬環(huán)形瘤，以南、北兩面為主，最厚處達(dá)到800 mm，4 號、5 號、6 號風(fēng)口對應(yīng)上方的爐身中下部有局部結(jié)瘤。炸瘤后對爐身進(jìn)行了砌磚及澆注處理，之后按照恢復(fù)方案操作，爐況恢復(fù)正常。
2 爐況表現(xiàn)及結(jié)瘤原因分析
2． 1 爐況表現(xiàn)
爐況穩(wěn)定性變差，易出現(xiàn)滑尺現(xiàn)象。熱制度波動大，日硅偏差由0. 085 左右逐步上升至0. 195 左右; 風(fēng)量逐漸萎縮，由1 460 m3 /min 左右的正常風(fēng)量逐步萎縮至1 380 m3 /min 左右; 爐頂4 點(diǎn)溫度不均勻，料速減慢，爐頂溫度升高; 2011 年3 月4 日發(fā)生懸料后，坐料不下，采取休風(fēng)坐料后檢查發(fā)現(xiàn)爐身結(jié)瘤。
2． 2 結(jié)瘤原因
2． 2． 1 爐瘤成分
經(jīng)檢測，爐瘤中Zn 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過35%，其主要化學(xué)成分見表1。
2． 2． 2 原因分析
原料中鋅含量大幅上升，造成燒結(jié)礦中鋅含量超標(biāo)，1 號高爐所用燒結(jié)礦Zn 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 548%( 高爐入爐料中Zn 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 05% ～0. 100%) 。鋅進(jìn)入高爐后形成循環(huán)富集，是此次結(jié)瘤的主要原因。從原料分析來看，原料帶入的Zn 量增加主要有兩個方面的因素:
1) 2010 年7 月以來燒結(jié)所使用的國內(nèi)精粉含Zn 量較之前使用的精粉含Zn 量有所升高。2010 年1—7 月國內(nèi)精粉中Zn 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 038%，2010年8 月—2011 年2 月國內(nèi)精粉中Zn 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 068%，精粉中Zn 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)上升0. 03%，直接導(dǎo)致燒結(jié)礦帶入Zn 量的增加，尤其是2011 年1、2 月份，精粉中含Zn 量上升近4 倍，Zn 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)0. 13%。
2) 燒結(jié)所使用的瓦斯灰Zn 含量較高。瓦斯灰主要包括高爐布袋灰和高爐重力除塵灰，重力除塵灰中Zn 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1. 00%，布袋灰中Zn 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10. 00%，布袋灰在燒結(jié)礦粉中的使用比例直接影響燒結(jié)礦中Zn 的含量，2010 年9 月—2011年2 月使用瓦斯灰情況見表2。
表2 說明，隨著瓦斯灰使用量的增加，燒結(jié)礦帶入的Zn 量大幅度增加。238 m2 燒結(jié)機(jī)開機(jī)以后瓦斯灰使用配比為2． 0% ～5． 0%，其使用量的增加導(dǎo)致了燒結(jié)礦中Zn 含量的增加，而燒結(jié)過程中脫鋅很少，一般只有10%左右。大部分鋅在高爐內(nèi)1 000 ℃左右開始?xì)饣?300 ℃左右反應(yīng)顯著，生成ZnO 之后被C、CO、Fe 還原。鋅的不斷富集造成爐料低溫還原惡化，焦炭強(qiáng)度降低、反應(yīng)性上升，影響順行，最終引起熱制度波動和結(jié)瘤。另外，由于高爐操作制度不合理，導(dǎo)致鋅在爐內(nèi)循環(huán)富集，使?fàn)t內(nèi)爐料含鋅量增加，鋅含量不斷累加，促使焦炭破損加重、礦石的軟熔溫度降低，導(dǎo)致氣流分布失常，從而引起高爐中、上部結(jié)瘤。
2． 2． 3 爐頂溫度變化情況
由于爐頂溫度長期過高，采取爐頂打水及增加冷卻強(qiáng)度的措施維持生產(chǎn)，引起高爐中、上部結(jié)瘤。2011 年2 月1—16 日平均頂溫196 ℃，從17日開始平均頂溫達(dá)到292 ℃，爐頂溫度變化情況見表3。
3 降料面及炸瘤
3． 1 降料面休風(fēng)操作
1) 休風(fēng)料: 礦批11. 0 t、料批20 批; 料線: 1. 5m; 負(fù)荷2. 45 t /t; 爐渣理論堿度0. 90 倍; 凈焦15 t。
2) 本次降料面采取不回收煤氣噴水方法。于2011 年3 月9 日20: 20 開始裝休風(fēng)料，22: 40 開始控制下料節(jié)奏進(jìn)行降料面操作。
3) 降料面要求如下:①裝休風(fēng)過渡料過程中，根據(jù)爐頂溫度逐步空料線到4. 5 m 以下。②嚴(yán)格控制爐頂溫度在400 ℃以下，最高不超過450 ℃，布袋進(jìn)口溫度不超過280 ℃。③隨爐頂溫度上升，考慮將爐頂4 根打水管打開。為保證足夠打水量，水壓確保超過0. 8 MPa，打水必須均勻，水量穩(wěn)定，嚴(yán)防打水過量或爐頂著火。④爐頂溫度超過450 ℃時，啟動爐頂打水系統(tǒng)，控制順序?yàn)? 常壓水→高壓水→減風(fēng)。⑤空料線前中期，力求用正常風(fēng)量操作，隨著料線下降，應(yīng)根據(jù)爐頂溫度升高情況，適當(dāng)減少風(fēng)量，降低風(fēng)溫水平。⑥休風(fēng)前幾爐鐵，應(yīng)逐步加大鐵口角度并大噴鐵口，休風(fēng)前最后一爐鐵鐵口要掏大，休風(fēng)后再堵鐵口。⑦料面降至風(fēng)口以上1 ～2 m( 料線14. 5 ～15. 5 m)時，出最后一爐鐵，出鐵過程中爐頂溫度受控并可適當(dāng)減少爐喉噴水，必要時加大風(fēng)量噴吹鐵口，力爭出凈渣鐵。⑧料面降至風(fēng)口時停止打水，關(guān)冷風(fēng)調(diào)節(jié)閥及冷風(fēng)閥，然后按休風(fēng)程序休風(fēng)，休風(fēng)后卸下直吹管，暫停爐頂打水，及時打開爐頂人孔。降料面操作過程見表4; 降料面過程中出渣鐵情況見表5。
3． 2 炸瘤操作
料面最終降到風(fēng)口平面，此后根據(jù)計劃及檢查結(jié)瘤情況，決定割開結(jié)瘤最厚處的爐殼，炸掉爐瘤之后對爐身進(jìn)行了砌磚及澆注處理，接著進(jìn)行扒爐后開爐。
4 爐況恢復(fù)
4． 1 開爐料
開爐料總焦批2. 55 t /t，正常料焦批0. 8 t /t，堿度0. 92 倍，礦批11 t，料線1. 50 m，壓縮率取12. 5%，生鐵理論成分: w( Si) 為2. 5% ～ 3. 0%; 凈焦組成: 焦炭: 5 400 kg /批; 礦石配比: 燒結(jié)礦55%+ 球團(tuán)礦45%。具體裝料情況見表6。
4． 2 開爐前準(zhǔn)備
清理完?duì)t內(nèi)爐瘤、部分耐材及碎焦后，在裝料之前先裝入一定量的水渣，并且將爐內(nèi)每個風(fēng)口區(qū)域清理干凈之后置放約220 kg 螢石。開爐堵4 號、5號、6 號、7 號、8 號風(fēng)口復(fù)風(fēng)，開爐時風(fēng)口水量恢復(fù)正常，爐腹至爐腰水量全開，爐身以上水量開1 /2，隨爐況恢復(fù)進(jìn)程逐步全開該部位冷卻水。
4． 3 開爐進(jìn)程
1) 2011 年3 月12 日07: 00，依次捅開4 號、5號、7 號、8 號風(fēng)口; 視頂溫上升至150 ℃于09: 56 開始引煤氣; 10: 20，由于坐料5 號風(fēng)口灌渣，捅開6 號風(fēng)口操作。
2) 由于爐溫高、渣中Al2O3高，爐外渣鐵排放不順暢，加風(fēng)困難，頻繁坐料; 因3 號風(fēng)口小套于12 日21: 50 燒壞，控水不到位導(dǎo)致3 號小套燒穿并造成3號中套燒壞，休風(fēng)408 分鐘進(jìn)行處理; 由于壓差控制不到位， 13 日全天爐況不順，坐料3 次，于20: 10 休風(fēng)處理跑風(fēng)的吹管及清理風(fēng)口、吹管結(jié)渣; 14 日晚班開始嚴(yán)格按壓差操作，隨著參數(shù)逐步到位，爐況轉(zhuǎn)順并逐步恢復(fù)正常。開爐生產(chǎn)的主要參數(shù)變化見表7。
5 體會
1) 防止高爐結(jié)瘤，首先要降低入爐料的堿金屬負(fù)荷，特別是降低入爐鋅負(fù)荷，一方面控制原始入爐料的鋅負(fù)荷; 另一方面減少循環(huán)富集，減少甚至停止使用布袋除塵灰。
2) 高爐操作上選擇合理的基本制度，采取適當(dāng)抑制邊緣的措施，同時操作中維持合適的爐頂溫度( 120 ～ 160 ℃) ; 嚴(yán)防低爐溫操作，保持爐缸工作活躍，消除Zn 沉積的條件; 高爐實(shí)行定期排堿操作。
3) 結(jié)瘤初期采取減輕負(fù)荷操作，熱洗爐如果未達(dá)到效果，則考慮炸瘤處理。
4) 失常爐況的恢復(fù)與新建高爐的開爐及停爐檢修后的爐況恢復(fù)有所區(qū)別，失常爐況的恢復(fù)要嚴(yán)格控制壓差操作，開風(fēng)口加風(fēng)的節(jié)奏要與爐外渣鐵的排放是否順暢緊密結(jié)合起來，不能操之過急而增加爐況恢復(fù)難度。
5) 爐況的恢復(fù)原則: 爐溫寧熱勿涼、堿度寧低勿高，以鐵水溫度水平及渣鐵排放情況來決定開風(fēng)口加風(fēng)的節(jié)奏。