李建軍 1，劉德輝 1，曾宇 1，李曉春 1，孟凡雙 1，姜喆 2
（1. 鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠，遼寧 鞍山 114021； 2. 鞍鋼集團鋼鐵研究院，遼寧 鞍山114009）
摘要：對鞍鋼新 5# 高爐（2580 m3）停爐過程進行了總結。通過在停爐前進行安全準備、洗爐和預倒槽，并準確選擇殘鐵口位置、計算殘鐵量，料面平穩(wěn)降至風口區(qū)域，整個過程耗時約18 h，其間沒有出現(xiàn)爆震，實現(xiàn)了安全堯快速停爐。
關鍵詞：高爐；停爐；殘鐵；降料面
鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠新 5 # 高爐（2580 m3） 第 1 代爐役始于 2009 年 6 月 30 日，于 2018 年 9 月 13 日停爐大修，第 1 代爐役 9 年 3個月，生產(chǎn)生鐵 1 693.51 萬 t，單位高爐容積產(chǎn)鐵量為 6 089.58 t。 高爐生產(chǎn)后期，爐缸溫度（熱電偶顯示）大幅升高，最高達到 640 ℃，表明爐缸炭磚減薄，理論計算得出，最薄處炭磚厚度小于300 mm；同時，高爐出現(xiàn)漏煤氣現(xiàn)象，存在安全隱患。 受安全因素影響，高爐產(chǎn)能受到極大制約，燃料比長期處于 560~580 kg/t，遠高于國內(nèi)同容積高爐燃料比520 kg/t 的水平。 鑒于此種情況，高爐于 2018 年 9月 13 日停爐大修。
1 停爐前準備
（1）安全準備。 為了確保安全停爐，新 5# 高爐從 2018 年 8 月初開始，對高爐打水和外部漏水情況進行處理，以確保積水不進入渣鐵道和殘鐵溝區(qū)域，并在出殘鐵完成前，保證此項工作時時受控。
（2）停爐前洗爐。為了清洗爐墻粘結物，更好完成出殘鐵作業(yè)，于8月 20日開始物理洗爐，即采取保持高爐適宜強度、降低終渣堿度和提高爐溫等措施，將鐵水[Si]含量控制在0.6%左右，使入爐堿度由1.45 逐漸降低到1.32，鐵水[S]含量控制在 0.02%~0.025%之間，風壓在保證穩(wěn)定順行的基礎上適當提高。
（3）倒槽工作。 為了保證預休風前高爐順行狀態(tài)，防止由于集中倒槽槽中粉末增加，影響高爐順行，于 8 月 28 日至 9 月 3 日，對球團礦槽預倒一遍。 其余燒結礦槽，由于原料供應緊張、經(jīng)常倒空，本次不采取預倒槽。 從 9 月 11 日開始，高爐逐步控槽存、倒槽。預休風后，燒結礦剩余 300 t，球團礦剩余 200 t，焦炭僅剩余 150 t，倒槽槽存剩余較少，減少了倒料難度，降低了環(huán)保風險。
2 停爐操作
2.1 殘鐵口位置選擇
由于運輸因素，新 5# 高爐爐缸區(qū)域只有西偏北、東偏南部位有出殘鐵位置，考慮東、南兩鐵口之間夾角小、鐵水流動大，侵蝕相對較重，因此選擇在東偏南方向（6#、7# 風口）開殘鐵口。殘鐵口位置選在標高 7.64 m 處，即爐墻第一層陶瓷杯中部（二段冷卻壁下部）。 殘鐵口位置選擇情況如圖 1所示。
2.2 殘鐵量計算
根據(jù)鞍鋼高爐情況，按以下經(jīng)驗公式[1]計算爐缸內(nèi)殘鐵量，
式中，為殘鐵量，t； 為殘鐵系數(shù)， 一般取 0.5~0.6，侵蝕嚴重的爐底取上限，較輕取下限； 為爐缸直徑，m；為實際死鐵層深度，m；為熱態(tài)鐵水密度，t/m3。考慮新5# 高爐長期處于低強度生產(chǎn)，其系數(shù)可按 0.45 計算。經(jīng)計算得出，高爐殘鐵量為850.2 t。 實際出鐵量為 521.6 t，比預計少約 330 t，分析原因如下：
（1） 降料線打水多，造成爐缸物理熱不好，殘鐵流動性差，側壁掛鐵；
（2） 停爐前邊緣發(fā)展，爐缸活躍度和物理熱不足，鐵水流動不好，殘鐵沒出凈；
（3）從侵蝕程度分析，爐缸中心侵蝕不多，邊緣侵蝕多，為象腳型，說明爐缸在整個爐役中沒有吹活。
2.3 二次降料面操作
高爐大修停爐，理想狀態(tài)是將料面安全、平穩(wěn)降到風口處，但在降料面時容易出現(xiàn)爐頂煤氣溫度過高燒壞爐頂設備[2]、煤氣中H2含量高與沒有反應的O2反應而產(chǎn)生爆震[3]的情況。因此，降料面過程要嚴格控制爐頂煤氣中H2 含量[4]，要求小于4%。當爐頂 H2 含量大于4%時，需及時減小爐頂打水量。鞍鋼新 5# 高爐從 2018年9 月13日14:15 開始降料面， 到9 月 14 日 8:55 休風結束，共耗時約 18 h。降料面過程中煤氣成分和料線數(shù)據(jù)如表 1 所示。
降料面期間每隔 0.5 h 取 1 次煤氣樣，分析煤氣中 N2、H2、CO、CO2 和 O2含量，嚴格控制H2和 O2 成分變化。當出現(xiàn) H2>12%>O2>12%或風口吹空時，立刻停止回收煤氣[5]。通過煤氣中的CO2含量判斷料面降落位置，9 月 13 日 22:30 煤氣中的 CO2 含量減小到 3.9%，證明此時料面已經(jīng)降到爐腰附近位置[6]，與實測數(shù)據(jù)基本一致。 9 月 14日 8:55 降料面操作結束，此次降料面過程共計打水 1 548 t，料面平穩(wěn)且平整地降到風口區(qū)域，未出現(xiàn)爆震情況。
2.4 爐前出鐵情況
二次降料面期間的出鐵情況見表 2。二次降料面期間計劃出鐵 3 次，實際出鐵 3 次。 降料線打水和休風前爐缸物理熱充足是殘鐵出凈的必要條件。由于新 5# 高爐降料線時打水多，造成爐缸物理熱不足，3 次鐵的渣鐵物理熱和渣鐵流動性不好，爐前出鐵不理想。
3 結語
鞍鋼新 5# 高爐停爐大修采用空料線爐頂打水方法，整個過程歷時約 18 h。停爐前，采取保持高爐適宜強度，降低爐渣堿度，提高爐溫等措施，洗爐效果顯著、并通過預倒槽保證了預休風前高爐順行狀態(tài)，減少了倒料難度，降低了環(huán)保風險。停爐期間，準確選擇殘鐵口位置，并在降料線過程中嚴格控制煤氣成分和出鐵時機，將料線平穩(wěn)降至風口區(qū)域，爐內(nèi)沒有出現(xiàn)爆震情況，實現(xiàn)了安全、快速停爐。
參考文獻
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[4] 姜慶喜, 張洪宇, 謝明輝, 等. 鞍鋼 2580 m3 高爐冬季降料線未出殘鐵停開爐實踐[J]. 鞍鋼技術, 2018(5).
[5] 佟溥昊, 戴永燕, 蔣益, 等. 鞍鋼鲅魚圈 1 號高爐停爐實踐 [J], 冶金能源, 2018, 37(2): 7-10.
[6] 周傳典. 高爐煉鐵生產(chǎn)技術手冊[M]. 北京: 冶金工業(yè)出版社, 2008.