劉 鵬，王志堂，高廣靜，陳 軍，羅順安，劉 響
(馬鋼股份公司煉鐵總廠 安徽馬鞍山 243000)
摘 要: 馬鋼 4 號爐在進行提產攻關的過程中，出現(xiàn)了局部爐墻結厚的現(xiàn)象，對此次結厚的原因進行分析，并通過采取疏導邊緣氣流、適當降低冶強、熱洗爐等措施，快速的消除了此次爐墻局部結厚。
關鍵詞: 高爐; 爐墻結厚; 快速處理
馬鋼 4 號高爐( 3200 m3 ) 自 2016 年 9 月開爐投產以來，一直處于爐況順行的狀態(tài)，且指標處于相對較好水平。2021 年 5 月，4 號爐在進行提產攻關的過程中，隨著冶強的逐步提升，高爐中上部壁體溫度下行，冷卻壁水溫差降低，出現(xiàn)了局部爐墻結厚的現(xiàn)象。爐墻發(fā)生局部結厚，影響結厚側的爐料下降，進而破壞了正常爐型下的煤氣流分布，對高爐的產量和指標都產生了不利影響。攻關小組根據現(xiàn)狀，認真分析，采取多項措施，順利在高冶強下解決了爐墻局部渣皮結厚的問題。
1 爐墻局部結厚形成
2021 年 5 月下旬 26 日開始，邊緣墻體中上部8－11 段( 23．395 m－29．38 m) 冷卻壁溫度下行較多，10 層壁體溫度由平均 110 ℃ 下降至 80 ℃ 左右，局部溫度低于 60 ℃。且各溫度點波動逐步減緩，逐漸呈現(xiàn)“呆滯”狀態(tài)，同時該段水溫差和熱負荷也在走低，水溫差由 7．0 ℃ 降至 4．4 ℃。壁體中上部 8－11 段出現(xiàn)局部結厚現(xiàn)象( 如下圖 1 所示) 。
2 爐墻局部結厚原因分析
本次邊緣墻體局部結厚經過分析認為主要是邊緣氣流走弱導致，邊緣氣流走弱的原因主要有以下幾點:
2．1 原燃料質量波動
( 1) 焦炭質量下滑。
原燃料的質量是影響高爐順行的重要因素之一。精料六要素中的“穩(wěn)”，不僅是指入爐原燃料的化學成分穩(wěn)定，更要求入料原料的冶金性能、爐料結構、入爐比例、爐頂分布等保持相對穩(wěn)定。焦炭作為高爐料柱骨架，更是精料中的重點。在一定程度上提高和穩(wěn)定焦炭質量、保持焦炭結構、焦炭成分、反應性和反應后強度等指標的長期穩(wěn)定，可以避免爐況出現(xiàn)較大的波動。［1］ 由于馬鋼內部自產焦產量不能滿足生產，4 號高爐一直配用一定比例的外購焦。外購焦質量相對自產焦來說質量不穩(wěn)定，進入 5 月份以來，外購焦質量持續(xù)下降，灰分和硫分上升，冷態(tài)性能則呈下降趨勢。5 月 14 日之后 4 號爐外購焦比例上調至 100%水平( 如圖 2—圖 4 所示) ，進一步加大了外購焦質量下降對爐內料柱透氣性的影響。
( 2) 焦丁比大幅下行
合理使用焦丁具有增產節(jié)焦，改善透氣性的效果。焦丁與礦石混裝入爐，在塊狀帶，焦丁可以直接增加礦石層內部礦料的間隙，在軟熔帶，隨著礦石的融化，礦石層的空隙被填滿，透氣性迅速下降，此時增加焦丁就會起到“焦窗”的作用，所以礦石中混裝焦丁，可以使礦石層的透氣性得到有效改善。相關文獻表明，一定條件下，爐內壓差會隨著焦丁比的增加而下降［2］。在日常操作中，我們也發(fā)現(xiàn)，在其余參數(shù)相同的條件下，焦丁比與壓差的對應關系是比較密切的。如圖 5 所示，是 2020 年 8 月1 日至 9 月 5 日，焦丁比與壓差的對應趨勢圖。
焦丁比要引起足夠重視，槽下返焦量的多少，在一定程度上也反應了入爐焦炭的質量的變化。當槽下焦丁量減少時，通常也意味著焦炭的性能發(fā)生了改變。4 號爐入爐的焦丁通過料條的調整，會分布在靠近邊緣的位置，起到了疏松邊緣的效果。 5 月整體焦丁比下降較多，5 日－26 日平均焦丁比34 kg /t，較前期 4 月份平均焦丁比 40 kg /t 下降 6kg /t，其中 20 日－23 日，焦丁比持續(xù)下行至 31 kg /t ( 如圖 6 所示) ，焦丁比的大幅下降，導致邊緣氣流在前期就有一定程度弱化。21 日開始邊緣 10 層溫度就開始有明顯下降趨勢。
3) 高爐熟料率波動大
4 號高爐所用的熟料為自產燒結機礦和自產球團礦，生料為進口澳洲塊礦和海南塊礦。塊礦作為生料，其高溫冶金性能要比燒結礦、球團等熟料的冶金性能更差。由表 1 可知，澳礦的軟化溫度、熔化溫度以及軟熔區(qū)間均比燒結礦低很多，澳礦入爐比例增加，則勢必會導致高爐軟熔帶的位置上移且整體厚度增加，而軟熔帶是整個爐內壓差的最大貢獻部位，后果就是爐內壓差升高，高爐透氣性變差［3］。
馬鋼的澳洲塊礦從港原到送經高爐使用會經過一道烘干程序，但遇到雨季或者高爐澳礦需求量大，烘干不及時，會導致大量粉末粘結在塊礦上，且在槽下造成篩板糊死，無法篩分，粉末直接帶入高爐。另一方面，塊礦作為生料，入爐后會因碳酸鹽及結晶水的分解而在高爐上部爆裂［3］，導致粒度減小，粉末增多，直接影響高爐上部的透氣性。根據以往操作經驗，在其余參數(shù)相同的條件下，壓差與熟料率呈現(xiàn)反比的線性關系( 如圖 7 所示) 。當熟料率低于 85%時，爐況穩(wěn)定性有所下降; 當熟料率低于 82%時，爐況波動會增大，壓差升高明顯，持續(xù)時間長甚至導致風量萎縮。
5 月高爐熟料率波動大，整體呈下降趨勢。19日后熟料率直線下降，最低 26 日下降至 81．39%。熟料率下降，入爐生礦的比例上升，進一步壓制了邊緣氣流。( 如圖 8 所示)
2．2 邊緣負荷過重
4 號爐一直采取“中心加焦”的布料模式，以中心氣流為主，邊緣氣流為輔。布料角度相對偏大，中心漏斗大，邊緣礦石層較厚。5 月份 4 號爐持續(xù)維持高冶強、高負荷的狀態(tài)。5 月 1 日－25 日平均負荷為 4．77，平均日產量 8866 t /d，日均利用系數(shù)2．77 t /m3 ·d。在高冶強和高負荷的生產條件下，邊緣負荷甚至超過了 7．0 t /m3 ·d。結合圖 1 可以看出，由于邊緣負荷過重，致使邊緣墻體溫度已經處于相對較低水平，加之原燃料劣化的影響，促使高爐爐墻結厚。
2．3 設備等外圍因素影響
5 月中下旬外圍影響因素較多多次慢風、虧料。5 月 19 日爐前拉風堵口一次，5 月 22 日 18: 10 虧料，料線最深 2．3 /2．24 m; 5 月 25 日 19: 27 上密打不開，無法上料，控風至 5700 m3 /min，控氧至19000 m3 /h，虧料線最深至 3．2 m。低料線破壞了爐料在爐內的正常分布，導致煤氣流分布與爐料下降的失常，惡化了爐料透氣性，促進了邊緣結厚的形成。
3 爐墻局部結厚處理措施
結合前期對爐墻溫度及水溫差的判斷，結厚部位應當在爐體中上部的位置; 針對爐墻結厚的不同情況，通常有降料面直接爆破、布料制度調整、退冶強甚至全焦冶煉、堵風口控制風速和動能、熱酸洗等多種措施［4］。爐內結合現(xiàn)狀采取降低冶強、適當發(fā)展邊緣的方式，依靠熱洗、熱煤氣流的強烈沖刷來處理結厚部位。
3．1 適當降低冶強
退守負荷、降低冶強、階段性加輕料改善料柱透氣性，緩解壓差，保證冷風量的使用。27 日退負荷至 4．7，28 日后全焦負荷維持 4．6 水平。
3．2 上部制度的調整
進行料制調整疏導邊緣氣流。爐頂布料決定著爐料的分布和中上部煤氣流走向。27 日 9 檔焦炭增加一圈，29 日 7 檔礦石減少一圈，結厚部位墻體熱負荷下行趨勢得到了抑制。30 日繼續(xù)開放邊緣，調料制 8 檔礦石繼續(xù)減少 1 圈，同時停用小粒燒。視十字測溫溫度情況和墻體溫度變化情況，階段性設定料線1．3 m/1．4 m( 正常狀態(tài)1．4 m/1．5 m) ，短時間緩解邊緣氣流。調整后 8—11 段“呆滯”的墻體有部分粘結物脫落，局部溫度迅速回升。
3．3 熱洗
爐溫上限控制，提高爐溫進行熱洗爐，控制鐵水硅不小于 0．4%，減少爐溫波動并適當調低堿度，改善爐渣的流動性。一方面可適當控制料速，另外可保證充足的爐缸熱量，及時補償結厚區(qū)域掉落吸收的熱量。
3．4 加強爐前鐵口維護及日常操作管理
爐前鐵口維護變差，經過分析，主要與廠家炮泥調整導致，通過積極與廠家溝通，爐前改變操作手法，調整炮泥適應爐缸，出鐵穩(wěn)定性很快得到改善。日常操作也要加強管理，避免人為操作導致的低料線事件的發(fā)生。因設備或其它故障出現(xiàn)低料線，在趕料時應適當加足輕料并配合料制臨時調整，以疏導邊緣氣流。
4 效果
爐內通過增加邊緣焦炭圈數(shù)、邊緣減礦、停小粒燒等措施疏導邊緣氣流，降低冶強退負荷等措施改善料柱透氣性。配合熱洗至 6 月 6 日墻體溫度開始上升，爐型逐步回歸正常，壓量關系緩解，爐內視爐況恢復逐步增加負荷至 4．8 水平( 如圖 9 所示) 。
5 經驗總結
處理爐墻結厚應以預防為主。大型高爐多以中心氣流為主，邊緣氣流為輔，這也是爐墻結厚時有發(fā)生的原因之一。一旦發(fā)生爐墻結厚，應迅速判斷出結厚部位，果斷采取相對應的操作制度調節(jié)。預防高爐爐墻結厚，精料是關鍵。穩(wěn)定原燃料結構，加強對入爐原燃料成分、冶金性能的監(jiān)控。出現(xiàn)波動，及時退守，根據原燃料的實際情況，退守至合適的冶煉強度，不能片面的追求高產和指標。處理爐墻結厚時，應注意所采取措施的程度，爐況順行是第一位，加強日常操作，減少不必要的減風。一定要做到墻體結厚全部消除時，才能恢復爐況，嚴防反復。
參 考 文 獻
［1］ 張華衛(wèi)． 萊鋼二鐵高爐熟料冶金性能分析［C］． 全國煉鐵精料學術會議，1996
［2］ 孫偉銘，余樂安． 高爐焦丁混裝入爐的效果與探索 ［J］． 浙江冶金，2008，000( 002) : 19－21
［3］ 王竹民，呂慶，王磊，等． 原燃料冶金性能對邯鋼高爐噴煤的影響［J］． 鋼鐵，2010( 05) : 7－10
［4］ 李仁生，趙仕清，黎均紅，等． 重鋼 2500 m3 高爐爐墻結厚的處理及預防［J］． 煉鐵，2014，033( 005) : 17 －22