周龍文，姚忠和，胡小剛，劉守權(quán)

( 新余鋼鐵集團(tuán)有限公司，江西 新余338001)

摘要: 對(duì)處理新鋼10 號(hào)高爐爐墻結(jié)厚和優(yōu)化操作實(shí)踐進(jìn)行總結(jié)。通過氣流沖刷及熱洗法等措施逐步恢復(fù)操作爐型，同時(shí)在原燃料質(zhì)量波動(dòng)較大的情況下，不斷優(yōu)化操作制度，保證了爐況的穩(wěn)定順行，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)逐步得到優(yōu)化。

關(guān)鍵詞: 大型高爐; 爐墻結(jié)厚; 操作爐型

0 前言

新鋼10 號(hào)高爐( 2500 m³) 于2009 年11 月8 日投產(chǎn)，采用了串罐無料鐘爐頂和陶瓷杯爐底爐缸結(jié)構(gòu)，爐體采用聯(lián)合軟水密閉冷卻及薄內(nèi)襯冷卻壁，配備明特法+ 備用干渣坑渣處理工藝等。近年來，在入爐原燃料質(zhì)量不斷劣化的情況下，通過不斷優(yōu)化操作制度，在低品質(zhì)爐料條件下成功取消中心加焦冶煉，煉鐵技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不斷改善，在2015 年初創(chuàng)造了入爐品位56. 15%、燃料比496 kg /t 的佳績(jī)。2015 年5 月以后， 10 號(hào)高爐逐步出現(xiàn)爐身各段溫度降低、爐料下降不均勻、兩探尺打橫且偏差大等結(jié)厚特征，雖與同行業(yè)其他高爐^［1－3］相比，10 號(hào)高爐結(jié)厚程度輕、影響小，但仍使得高爐穩(wěn)定性減弱、燃料比上升。2016 年8 月，通過采用氣流沖刷及熱洗爐等方法，爐墻結(jié)厚得到有效處理，操作爐型逐步趨穩(wěn)，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也得到優(yōu)化。

1 爐墻結(jié)厚征兆

2015 年4 月高爐檢修復(fù)風(fēng)后，爐況穩(wěn)定性較差。5 月3 日爐內(nèi)主導(dǎo)氣流減弱，爐內(nèi)成像一度看不到，5月15 日前十字測(cè)溫中心點(diǎn)約100 ℃且邊緣指數(shù)在0. 85 ～ 1. 05。高爐爐體溫度也開始出現(xiàn)異常，主要表現(xiàn)為“上涼”，即爐身中上部各段溫度呈下降趨勢(shì)( 見表1) ，而中下部平穩(wěn)。由于主導(dǎo)氣流弱、中心溫度低，造成了爐腰、爐身下部溫度分布不均，局部溫度過低導(dǎo)致結(jié)厚，并且造成鋅在爐墻大量富集，爐墻上部結(jié)厚。7 月5 日休風(fēng)打開人孔觀察，東北面爐喉缸磚下沿6 號(hào)～ 25 號(hào)風(fēng)口方向結(jié)厚，頂部最厚處位于1 號(hào)風(fēng)口上方，超過300 mm，上接爐喉鋼磚下沿。從爐身溫度下降趨勢(shì)可以看出結(jié)厚起點(diǎn)是第八段第九點(diǎn)附近，即1 號(hào)風(fēng)口上方，屬于上部結(jié)厚。為穩(wěn)定爐況，采取了一系列措施引導(dǎo)主導(dǎo)氣流: 料線由1. 2 m 調(diào)整為1. 4 m; 于5 月8 日增大礦、焦0. 3°; 5 月14 日再次增加礦、焦0. 7°。采取這些措施后，高爐爐況逐步趨穩(wěn)，但結(jié)厚未徹底清除。

2 爐墻結(jié)厚原因

2. 1 原燃料質(zhì)量波動(dòng)

1) 堿金屬、鋅負(fù)荷高。隨著高爐入爐品位的降低，相應(yīng)的有害元素負(fù)荷上升，其中對(duì)高爐穩(wěn)定順行影響較大的主要是堿金屬和鋅負(fù)荷。近年來，雖然對(duì)控制堿金屬和鋅金屬的重視程度有所增加，但考慮到成本因素，入爐原燃料的堿金屬和鋅負(fù)荷沒有明顯改善，特別是鋅負(fù)荷仍偏高。近年來10 號(hào)高爐堿金屬和鋅負(fù)荷情況見表2。

2) 焦炭及燒結(jié)礦質(zhì)量波動(dòng)大。10 號(hào)高爐常用的用焦結(jié)構(gòu)為: 60% 的6. 0 m 焦?fàn)t自產(chǎn)干熄焦+30%的4. 3 m 焦?fàn)t自產(chǎn)干熄焦+ 10% 的外購焦，新鋼自產(chǎn)焦炭與行業(yè)及周邊廠家的焦炭質(zhì)量情況見表3。在2015 年4 月高爐檢修前， 6. 0 m 焦?fàn)t生產(chǎn)的焦炭質(zhì)量劣化，水熄焦率增加，冷強(qiáng)度下降，M₁₀最高為8. 9%，入爐粉末增加，致使復(fù)風(fēng)后主導(dǎo)氣流減弱，爐溫波動(dòng)大，軟熔帶劇烈波動(dòng)，爐缸工作活化慢，易造成結(jié)厚。

長(zhǎng)期以來，新鋼10 號(hào)高爐燒結(jié)礦高配比的用料結(jié)構(gòu)在行業(yè)內(nèi)獨(dú)具特色，不僅充分發(fā)揮了高堿度燒結(jié)礦強(qiáng)度高、還原性好的優(yōu)勢(shì)，還彌補(bǔ)了焦炭質(zhì)量不佳導(dǎo)致的爐缸透氣透液性的不足。2015 年5 月燒結(jié)礦質(zhì)量存在波動(dòng)，特別是堿度的波動(dòng)比較大( 見圖1) ，這對(duì)10 號(hào)高爐煤氣流及爐溫的穩(wěn)定影響較大，也是高爐結(jié)厚的一個(gè)原因。

2． 2 冷卻設(shè)備破損

高爐冷卻設(shè)備的壽命是決定高爐壽命的關(guān)鍵因素。日常生產(chǎn)中，10 號(hào)高爐調(diào)整冷卻強(qiáng)度的措施主要是調(diào)整冷卻水量和冷卻水溫。如果某一段部位出現(xiàn)冷卻強(qiáng)度過大或過小就容易導(dǎo)致該部位結(jié)厚，冷卻壁一旦損壞漏水也會(huì)造成冷卻不均勻而結(jié)厚。開爐以來，10 號(hào)高爐損壞冷卻壁情況如下: 第四段共34 根，約20%，5 段共5 根，7 段1 根，8段1 根。從周向分布來看，損壞的冷卻壁集中在南面，按順時(shí)針方向在20 號(hào)至1 號(hào)風(fēng)口之間。冷卻壁周向破損不均勻，造成周向冷卻強(qiáng)度不一致，渣皮形成差異最終導(dǎo)致操作爐型存在周向差異，南面渣皮薄且穩(wěn)定性差，相對(duì)于北面爐腹角小，而此時(shí)北面渣皮厚爐腹角大，邊緣氣流易發(fā)展，因此使得軟熔帶位置波動(dòng)而結(jié)厚。

2． 3 高爐操作方針制約

10 號(hào)高爐自2014 年10 月采取“放邊緣”操作取消中心加焦冶煉以來，高爐穩(wěn)定性明顯增強(qiáng)，但是隨即發(fā)現(xiàn)取消中心加焦的高爐往往易發(fā)生結(jié)厚。分析認(rèn)為，在高爐堿金屬及鋅負(fù)荷等有害元素含量增加的情況下，長(zhǎng)期邊緣強(qiáng)、中心相對(duì)較弱的煤氣流分布不利于有害元素的排除，這也是武鋼高爐不能取消中心加焦冶煉的主要原因^［4］。一旦高爐爐況出現(xiàn)波動(dòng)，就會(huì)影響氣流分布或者導(dǎo)致軟熔帶上下波動(dòng)，易造成高爐結(jié)厚，若同時(shí)存在原燃料質(zhì)量波動(dòng)，則結(jié)厚不易完全清除。此外，10 號(hào)高爐噴煤管路分配不均勻?qū)е聡娒浩龅默F(xiàn)象一直存在，致使南北兩面煤氣流分布不均勻，一旦受其他原因影響就會(huì)導(dǎo)致高爐爐況波動(dòng)，噴煤不均勻的不利影響將加重高爐煤氣流分布的不均勻并使鐵口溫度的偏差增大，不利于處理高爐結(jié)厚。

3 處理措施

3． 1 氣流沖刷

由于結(jié)厚程度相對(duì)較輕， 10 號(hào)高爐首選的結(jié)厚處理方法是煤氣流沖刷。在上部裝料制度上，采取在穩(wěn)定中心主導(dǎo)氣流的基礎(chǔ)上進(jìn)一步疏松邊緣的裝料制度，布料矩陣為C ⁸⁷⁶⁵⁴₃₃₃₂₁ O ⁸⁷⁶⁵₃₃₃₂→ C ⁸⁷⁶⁵⁴₂₃₃₃₁ O ⁸⁷⁶⁵₂₃₃₃，并根據(jù)效果適當(dāng)向內(nèi)縮小礦、焦角，適當(dāng)減小角差，縮小礦批，發(fā)展中心兼顧邊緣氣流，同時(shí)適當(dāng)減輕負(fù)荷，控制煤比在130～140 kg /t，保持較大風(fēng)量4800～4840 m³/min，頂壓維持略低水平為225～230 kPa，以提高煤氣流速，利于排鋅。受原燃料質(zhì)量波動(dòng)等因素影響，氣流沖刷處理10 號(hào)高爐結(jié)厚有一定作用，但效果不明顯。

3． 2 熱洗

凈焦熱洗對(duì)處理爐身結(jié)厚有一定的效果，也是較常用的方法。在處理過程中，要保持較高爐溫，一方面會(huì)增加能耗，另一方面會(huì)使風(fēng)口甚至二套燒壞的幾率增加，因此在結(jié)厚不嚴(yán)重的情況下熱洗法不是首選。10號(hào)高爐在試圖利用煤氣流沖刷處理結(jié)厚效果不明顯的情況下，2016 年8 月10 日，高爐休風(fēng)504min 更換小套，此時(shí)，正逢6m 焦?fàn)t故障，干熄焦率低至12%，高爐復(fù)風(fēng)后爐況出現(xiàn)較大波動(dòng)，爐溫長(zhǎng)期處于下限。為提爐溫穩(wěn)爐況，10 號(hào)高爐兩天內(nèi)加入近200 t 凈焦，期間伴隨著高爐邊緣頻繁掉渣皮，爐身上部各段溫度也緩慢上升，這表明高爐結(jié)厚大面積脫落。在此后的幾天內(nèi)，高爐也維持相對(duì)較高的爐溫，一是為解決因掉渣皮導(dǎo)致的爐缸虧熱，二是要徹底清除高爐上部結(jié)厚。在爐況逐步趨穩(wěn)后，結(jié)厚特征也逐步消失，2015 年11 月在計(jì)劃?rùn)z修時(shí)打開爐頂人孔觀察，爐喉下部結(jié)厚已徹底清除。

4 操作優(yōu)化

4． 1 加強(qiáng)原燃料管理，降低入爐粉末

受低成本冶煉要求的制約，目前新鋼高爐入爐原燃料質(zhì)量很難有大的改善，因此穩(wěn)定原燃料質(zhì)量、優(yōu)化用料結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)原燃料管理成為首選。燒結(jié)礦在10號(hào)高爐用料結(jié)構(gòu)中所占比重大，同時(shí)這也是堿金屬和鋅負(fù)荷的主要來源( 占?jí)A金屬負(fù)荷的60%，鋅負(fù)荷的90% 左右) 。在日常生產(chǎn)中，要做好半倉上料，提高篩分效率，努力將入爐粉末控制在最小值，以降低爐料表面積，減少鋅的吸附，從而促進(jìn)鋅排出高爐。

4． 2 穩(wěn)定操作制度，防止?fàn)t身粘結(jié)

穩(wěn)定基本的操作制度，盡量維持中心和邊緣兩股氣流長(zhǎng)期穩(wěn)定，保證爐缸熱量?jī)?chǔ)備充足，維持良好的渣鐵流動(dòng)性。減少爐溫波動(dòng)，將鐵水中硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在0. 40%～0. 50%，物理熱控制在1500～1520℃，以確保爐缸有充沛的熱量基礎(chǔ); 控制相對(duì)較低的爐渣堿度( 1.20 ～1. 25) ，以降低爐渣黏度，改善高爐下部的透氣性和透液性，若渣中Al₂O₃含量偏高時(shí)，二元堿度控制在上限。

4． 3 強(qiáng)化冷卻設(shè)備的監(jiān)控和維護(hù)

冷卻壁破損易造成爐墻結(jié)厚、結(jié)瘤，這是高爐爐型管理中的重點(diǎn)。日常操作中要加強(qiáng)對(duì)冷卻設(shè)備的檢查，依據(jù)煤氣中氫氣含量、鐵口煤氣火、風(fēng)口中小套有無水等變化及時(shí)判斷是否漏水，對(duì)漏水設(shè)備要及時(shí)處理，特別要嚴(yán)防休風(fēng)期間向爐內(nèi)漏水，在限氧控產(chǎn)情況下，適當(dāng)提高進(jìn)水溫度，但必須兼顧爐缸冷卻。

5 結(jié)語

1) 熱洗爐配合邊緣煤氣流沖刷是處理爐墻結(jié)厚的有效手段。

2) 高爐結(jié)厚重在預(yù)防，特別是在取消中心加焦冶煉邊緣相對(duì)疏松的情況下，要穩(wěn)定原燃料質(zhì)量以穩(wěn)定爐溫和煤氣流分布。

3) 不斷優(yōu)化操作制度，要因“料”制宜，強(qiáng)化“粗料細(xì)作”理念，保持穩(wěn)定合理的操作爐型，才能保證在低品質(zhì)爐料條件下高爐爐況實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定順行。

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