王 彬

（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司煉鐵廠， 山東 濟(jì)南 271104）

摘 要：2022 年萊鋼2號(hào)1 880 m³ 高爐因爐缸側(cè)壁溫度升高停爐中修，中修扒料后發(fā)現(xiàn)爐底碳磚損壞嚴(yán)重，更換全部碳磚進(jìn)行大修。因工期延長，造成欠產(chǎn)較多，煉鐵廠通過精確計(jì)算開爐參數(shù)，準(zhǔn)確控制開爐料裝入位置，合理匹配送風(fēng)后主要操作參數(shù)，合理選擇出鐵和開風(fēng)口時(shí)間節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了零鐵損快速達(dá)產(chǎn)。首次鐵即投用撇渣器，出鐵約120 t，爐溫（化學(xué)熱，w（Si））4.1％，物理熱 1453℃，各項(xiàng)主要參數(shù)達(dá)到預(yù)定數(shù)值。渣鐵流動(dòng)性良好，三次鐵投用圖拉法進(jìn)行粒化，減少了環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞：高爐；大修；開爐；快速達(dá)產(chǎn)

引言

萊鋼 2 號(hào) 1 880 m³ 高爐第二代爐役于 2018 年 7月 12 日點(diǎn)火生產(chǎn)，采用串罐式無料鐘爐頂與軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)，共設(shè) 28 個(gè)風(fēng)口、2 個(gè)鐵口，爐底與爐缸采用大塊碳磚砌筑，澆注陶瓷杯墊。2022 年 7 月 12日因爐缸側(cè)壁溫升高，停爐中修，計(jì)劃在保留側(cè)壁 10層與爐底 3 層（或 4 層）碳磚的基礎(chǔ)上實(shí)施爐缸澆注，重建爐底與側(cè)壁耐材，并澆注陶瓷杯墊。扒料后發(fā)現(xiàn)爐底碳磚出現(xiàn)嚴(yán)重環(huán)裂，環(huán)裂帶碳磚體積膨脹嚴(yán)重，不能滿足澆注施工要求。因無法實(shí)現(xiàn)耐材利舊，將全部碳磚拆除并重新砌筑大修。工期延長，造成欠產(chǎn)較多，煉鐵廠通過優(yōu)化裝料與送風(fēng)，實(shí)現(xiàn)了零鐵損快速達(dá)產(chǎn)。

1 開爐裝料

通過烘爐和氣密性試驗(yàn)后，高爐具備裝料開爐的條件。根據(jù)以往生產(chǎn)實(shí)踐，開爐裝料成敗關(guān)鍵在于開爐料的參數(shù)選定與裝入位置的準(zhǔn)確性^[1]。

1.1 開爐料參數(shù)選定

開爐料主要參數(shù)包括全爐總負(fù)荷、總焦比、總渣比、爐料體積和爐渣堿度等。本次開爐料的總焦比為3.5 t/t，負(fù)荷料焦比 2 800～759 kg/t，全爐渣比＞900 kg/t，正常料爐渣堿度為 1.05，空焦堿度為 1.1，全爐堿度為 0.8，預(yù)計(jì)首次鐵 w（Si）為 4.0％。開爐料共分為 9段投入，第 1 段裝鋪底焦和硬雜木，第 2 段裝凈焦，第3 段裝空焦，由凈焦、石灰石和硅石組成，第 4～9 段裝正常料，如表 1 所示。通過實(shí)踐，九段式爐料裝入法在滿足爐料裝入精細(xì)計(jì)算的基礎(chǔ)上簡化了爐料裝入過程，非常適合中型高爐使用。

1.2 開爐料裝入

為保證開爐料裝入位置的準(zhǔn)確性，本次大修在裝料之前對(duì)高爐內(nèi)部進(jìn)行掃描測量，得到噴涂料表面精確的初始尺寸，通過測量結(jié)果可以計(jì)算出各段體積與高爐初始總體積。當(dāng)然，隨著高爐冶煉進(jìn)程的進(jìn)行，爐體內(nèi)襯以及爐缸侵蝕持續(xù)進(jìn)行，內(nèi)部爐型會(huì)有所擴(kuò)大，實(shí)際有效容積和工作容積會(huì)逐漸增加。裝料過程溜槽角度為凈焦布料角度 16°，空焦布料角度 22°，每批料石灰石、硅石和焦炭一起裝入爐內(nèi)，正常金屬料的布料角度為 31°～39°遞增。為了填平中心，最后一批凈焦按照布料角度 10°布在中心位置，最后一批空焦改為凈焦按照布料角度 10°布在中心位置，保證料面平整，中心略高。裝料過程中發(fā)現(xiàn)硬雜木填裝不夠密實(shí)，導(dǎo)致東側(cè)爐料下降較多，為緩解東側(cè)料線偏低的問題，采用定點(diǎn)布焦炭的方式補(bǔ)齊料線。2號(hào) 1 880 m³ 最終料面如圖 1 所示，呈現(xiàn)“平臺(tái) + 漏斗 + 中心堆尖”形態(tài)，實(shí)際料線 1.8 m，平臺(tái)寬度 1 m，堆尖高度 0.8 m。

準(zhǔn)確測定開爐料的堆比重和壓縮率對(duì)裝入準(zhǔn)確性也有重要影響，直接決定裝入料的實(shí)際體積和數(shù)量，從而影響到全爐負(fù)荷、全爐爐渣堿度等重要參數(shù)的準(zhǔn)確性，尤其是各段負(fù)荷料的位置。九段爐料分別設(shè)定不同的壓縮率，使?fàn)t料的裝入更加準(zhǔn)確，最終裝入料批數(shù)和預(yù)算批數(shù)相差要控制在一批之內(nèi)。

在實(shí)際裝料過程中，根據(jù)爐料的裝入體積，可以理論計(jì)算出每批料裝入后相對(duì)應(yīng)的料線深度，并在裝料過程中進(jìn)行實(shí)際料線深度和理論料線深度的校核和修正。特別是空焦裝完后，實(shí)際焦炭水分大或焦炭粒度變差都有可能導(dǎo)致實(shí)際料線比理論料線深，兩者對(duì)實(shí)際全爐焦比都有很不利的影響。因此，要及時(shí)補(bǔ)加焦炭到理論料線，這樣可以補(bǔ)充因水分變化或焦炭質(zhì)量變差、粒度變差變化造成的實(shí)際干焦裝入量不足，從而更加精準(zhǔn)地控制含鐵原料的裝入位置，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)開爐。

2 送風(fēng)開爐

2.1 點(diǎn)火送風(fēng)

高爐開爐送風(fēng)參數(shù)選擇決定了冶煉進(jìn)程的起步和進(jìn)一步控制，本次開爐選擇非集中堵部分風(fēng)口操作^{[ 2]}。9 月 23 日 00：36 堵 10 個(gè)風(fēng)口，其余 18 個(gè)風(fēng)口捅開送風(fēng)開爐（鐵口上部風(fēng)口全開）。00：48，風(fēng)量加至1260 m³ /min，爐頂溫度平均 30 ℃，頂壓 3 kPa，引煤氣至荒煤氣火炬，關(guān)爐頂放散閥。02：01，開始逐步開風(fēng)口加風(fēng)。18：16 開首次鐵，累計(jì)風(fēng)量 226.9 萬 m³ 。19：55 開二次鐵，累計(jì)風(fēng)量 261.9 萬 m³ 。具體開風(fēng)口加風(fēng)過程如表 2 所示。

依據(jù)筆者實(shí)踐，點(diǎn)火開爐后加風(fēng)速度不宜過快，防止含鐵料過早進(jìn)入爐缸，吸收熱量，造成爐缸溫度不足。同時(shí)也要兼顧軟熔帶形成的時(shí)間，在此階段應(yīng)緩慢加風(fēng)，防止出現(xiàn)爐況波動(dòng)。高爐開爐料因?yàn)榻固控?fù)荷較輕，礦批較小，為了穩(wěn)定煤氣流，上限風(fēng)量和鼓風(fēng)動(dòng)能均不宜過大。

2.2 出鐵情況

9 月 23 日 14：50 西鐵口見渣，累計(jì)風(fēng)量為 167.7 萬 m³ ，17：18 置換炮泥，18：16 開首次鐵，累計(jì)風(fēng)量為226.9 萬 m³ 。此時(shí)爐缸存鐵量為 130 t，開爐金屬料全部作用，首次鐵投用撇渣器，出鐵約 120 t，爐溫（化學(xué)熱，w（Si））4.1％，物理熱為 1 453 ℃。19：55 西鐵口開二次鐵，累計(jì)風(fēng)量為 261.9 萬 m³ ，出鐵 80 t，爐溫（化學(xué)熱，w（Si））為 2.96％，物理熱為 1 438 ℃。9 月 24 日07：00，九次鐵開始算爐次，爐溫 （化學(xué)熱，w（Si）） 1.42％，物理熱為 1 513 ℃，累計(jì)風(fēng)量為 513.2 萬 m³ 。 出鐵記錄如下頁表 3 所示。

開爐后首次鐵的鐵水 w（Si）和物理熱雖然無法通過理論計(jì)算直接獲得，但是通過合理的操作可以進(jìn)行有效管控。含鐵物料裝入起始位置，含鐵原料達(dá)到爐缸的時(shí)間、加風(fēng)速度的控制、鐵水在爐缸存留的時(shí)間和首次鐵累計(jì)風(fēng)量的控制，都對(duì)鐵水 w（Si）和物理熱有直接影響。

3 開爐主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

本次開爐從點(diǎn)火到風(fēng)口全開歷時(shí) 24 h，48 h 利用系數(shù) 2.34 t（/ m³ ·d），實(shí)現(xiàn)快速達(dá)產(chǎn)，達(dá)到歷史最快進(jìn)程。隨著開爐后各項(xiàng)工藝參數(shù)的調(diào)整優(yōu)化，高爐逐步轉(zhuǎn)向長期穩(wěn)定順行的常規(guī)操作狀態(tài)，主要涉及負(fù)荷及布料制度調(diào)整，開爐過程中主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)如下頁表 4 所示。

4 結(jié)論

1）高爐開爐達(dá)產(chǎn)是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，烘爐、檢漏、試車工作應(yīng)充分，杜絕開爐期間休風(fēng)^{[ 3]}，這是開爐快速達(dá)產(chǎn)的基本前提。

2）開爐工藝技術(shù)方案應(yīng)制定合理，開爐過程中主要參數(shù)能做到精準(zhǔn)控制，做到與預(yù)計(jì)數(shù)值基本吻合，開爐過程中相關(guān)參數(shù)的取值合理，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)開爐。負(fù)荷平穩(wěn)過渡，爐溫、堿度實(shí)際與理論基本相符，整個(gè)開爐過程安全順利，無懸料、崩料。

3）使用 3D 激光掃描技術(shù)和激光雷達(dá)掃描技術(shù)，針對(duì)高爐設(shè)計(jì)參數(shù)及爐頂設(shè)備構(gòu)成，對(duì)高爐爐體及爐內(nèi)料面、溜槽傾角、懸掛點(diǎn)高度等關(guān)鍵設(shè)備參數(shù)進(jìn)行掃描和校核。通過對(duì)關(guān)鍵基本參數(shù)的檢測和分析，提出適合本高爐的裝料矩陣以及其他建議，通過后續(xù)一系列模型支持和數(shù)據(jù)分析，為高爐順利開爐和今后裝料制度調(diào)整和優(yōu)化提供有力的技術(shù)和數(shù)據(jù)模擬支持。

4）開爐料中未配加錳礦和螢石，首次鐵 w（Si）與預(yù)估值吻合，渣鐵物理熱充足，流動(dòng)性好，爐前操作難度小，有利于對(duì)開爐進(jìn)程的推進(jìn)和快速順利達(dá)產(chǎn)。

5）首段開爐料硬雜木裝填不密實(shí)，導(dǎo)致裝料后壓縮多，局部料線出現(xiàn)偏差，不得不附加焦炭補(bǔ)齊。

參考文獻(xiàn)

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