胡春暉  陳生利  柏德春  余駿

廣東中南鋼鐵股份有限公司

摘要：高爐停爐對爐缸進行修復(fù)，需要對爐缸進行清理，目的是清除爐缸內(nèi)部殘留渣鐵，便于后續(xù)爐缸澆注或者是爐缸炭磚砌筑。清理爐缸殘留渣鐵，作業(yè)難度非常大，安全風險較高，作業(yè)周期長。爐缸清理是否干凈，關(guān)系到高爐投產(chǎn)后爐缸安全及長壽，是高爐爐缸修復(fù)的關(guān)鍵技術(shù)點。結(jié)合生產(chǎn)實踐，闡述了清理爐缸過程中放殘鐵作業(yè)、清理作業(yè)、安全管控等具體技術(shù)，提出了系列關(guān)于爐缸清理創(chuàng)新思路，為不斷優(yōu)化爐缸清理技術(shù)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：高爐;停爐;爐缸清理;放殘鐵;降料面

引言

分析酒鋼7號高爐爐況波動的原因，總結(jié)穩(wěn)定爐況具體措施。從治理風口破損、穩(wěn)定煤氣流分布、送風制度調(diào)整、原燃料變化應(yīng)對和爐況管理以及設(shè)備管理等方面闡述了穩(wěn)定爐況的具體操作實踐，逐步解決了7號高爐風口異常破損、非計劃休風頻繁、煤氣流分布不均勻、生鐵含硅波動較大等問題，高爐爐況實現(xiàn)了長周期穩(wěn)定順行。

1  高爐停爐

1．1降料面作業(yè)

本次停爐采用洗爐的方法來減少爐墻黏結(jié)物，改善渣鐵流動性，活躍爐缸。停爐前10d，通過調(diào)整礦焦布料角度，適度發(fā)展邊緣，沖刷爐墻;同步調(diào)整高爐冶煉參數(shù)，［Si］0．4%～0．8%、R1．05～1．15、S0．025%～0．045%、MgO8%～9%、Al₂O₃15．5%以內(nèi)，為保證爐缸熱量充沛，鐵水溫度目標按爐次PT≥1470℃進行調(diào)控。停爐前2d開始降低煤比冶煉，噴煤比由170kg/t降至120～130kg/t;在配料制度方面，每批料加入少量硅石、錳礦，降低爐渣堿度;停爐前12h開始逐步退負荷，8h開始改全焦冶煉，全焦冶煉時的負荷約為2．9t/t，根據(jù)冶煉周期計算，待全焦負荷到達風口下方時，組織高爐預(yù)休風，利用預(yù)休風時間處理停爐相關(guān)設(shè)備以及相關(guān)準備工作。在預(yù)休風時，高爐爐頂料面最后一批次放入10t凈焦，一方面便于預(yù)休風爐頂點火作業(yè)，另一方面改善休風后料柱透氣性。

預(yù)休風結(jié)束后，高爐開始送風降料面，采用爐頂打水降溫工藝來控制爐頂煤氣溫度，控制標準按照350～450℃進行，當煤氣溫度高于450℃時，爐頂霧化打水系統(tǒng)自動打開;當煤氣溫度低于350℃時，霧化打水系統(tǒng)自動關(guān)閉。在打水降溫過程中，嚴格控制煤氣中H₂含量^［1］。當H₂含量超標時，必須實施減風操作，同時減少打水量，直到H₂含量在控制標準內(nèi)。停爐降料面H₂含量控制見表1。

高爐降料面開始階段，富氧量按照日常最高值控制，隨著料面降低，富氧量逐步減少^［1］。高爐風溫使用以滿足爐況順行和爐溫控制為原則，理論燃燒溫度原則小于2350℃,在此基礎(chǔ)上盡量使用高風溫，保證鐵水溫度。高爐停爐降料面風氧如圖1所示。

降料面過程中，30min取一個煤氣樣化驗煤氣中的CO、CO₂、H₂、O₂、N₂的含量，要求取樣前應(yīng)放散管道內(nèi)殘余煤氣，放散時間約2min，以保證取樣的及時性和代表性^［2］。降料面初期，CO開始上升，CO₂開始降低;H₂上升接近CO₂值時，料面在爐身下部;H₂＞CO₂時料面進入爐腰;當CO開始降低，CO₂開始上升，料面進入爐腹;N₂開始上升料面進入風口區(qū);當CO和CO₂相等時，降料面工作接近尾聲。當料面距風口中心線約1．5m或煤氣成分超安全基準O₂＞1%，不符合進入管網(wǎng)條件，高爐放散、切煤氣，改常壓操作。煤氣中O₂濃度＞1%或超過半數(shù)風口出現(xiàn)吹空現(xiàn)象。

爐前按照停爐要求組織出鐵，原則上第一次出鐵安排在送風后1h;第二次出鐵安排在料面進入爐腹以后;第三次鐵料線降到風口中心線以上約1．5m時出最后一爐鐵。最后爐次出鐵結(jié)束后，降爐前渣鐵溝全部排空，高爐休風停爐。

1．2放殘鐵操作

1．2．1爐缸殘鐵量計算

殘鐵量計算方法為死鐵層高度計算，取值:殘鐵口位置標高7m，距離鐵口中心線L=1．6m，殘鐵通道角度取ɑ=10°,鉆孔深度h=2．5m，則死鐵層高度H=L－h(huán)×sinɑ=1．6－2．5×sin(10°)=1．17m。

根據(jù)爐缸容積，扣除死鐵層部分，測算爐缸殘鐵量在108～251t，根據(jù)經(jīng)驗取190t。按每個鐵水包裝80～100t，加備用包，需準備鐵水罐4個。

1．2．2放殘鐵平臺制作

本次放殘鐵，根據(jù)高爐區(qū)域場地情況，確定在高爐正南方向吊裝孔設(shè)置殘鐵孔，在高爐第二段冷卻壁區(qū)域下方的鐵路線為殘鐵入罐區(qū)。按熱電偶測溫數(shù)據(jù)進行侵蝕推算后認為，爐缸二段冷卻壁下部所在的象腳區(qū)是側(cè)壁侵蝕較嚴重的區(qū)域，而爐底則可能侵蝕到了第一、二層陶瓷墊。經(jīng)現(xiàn)場勘查以及查閱圖紙，并考慮殘鐵口與鐵水罐口之間的標高落差、距離，權(quán)衡坡度以后，選取爐缸二段、位于正南90°方向稍微偏向東為殘鐵口?；跉堣F溝槽布置合理性、起始標高、坡度原因，選取冷卻壁垂直中線標高7m位置為殘鐵口開孔點，以此為起點布設(shè)殘鐵溝槽。殘鐵平臺示意圖如圖2所示。

此次殘鐵溝全長約8000mm，高度800mm，底寬1000mm，鋼板厚度10mm，如圖2所示。溝底平砌一層耐火磚，側(cè)面立砌一層耐火磚，使用鐵溝料整體搗制。前段料層厚度為400m(包括耐火磚厚度)，末端料層厚度200mm(包括耐火磚厚度)，殘鐵溝坡度在鋼結(jié)構(gòu)坡度的基礎(chǔ)上用料層厚度變化進一步加大，實際溝料坡度約8°,整溝完成后用煤氣火烘干。

放殘鐵操作平臺分布在殘鐵槽兩側(cè)，每側(cè)寬度1～2m，視現(xiàn)場情況布置，所有平臺邊緣及走梯加設(shè)護欄。平臺表面鋪耐火磚進行防護。為工作方便和安全考慮，每側(cè)平臺均設(shè)上下走梯，走梯坡度不大于45°。

1．2．3殘鐵孔操作

在停爐出完最后一爐鐵休風后，及時配好殘鐵包，開始準備制作殘鐵口。

（1）空料線結(jié)束休風后，提前將殘鐵口及其相鄰1～2段冷卻壁位置的冷卻壁水關(guān)閉，水管斷開，使用壓縮空氣吹凈存水。割斷的冷卻壁水管上下采用軟管連接，保護冷卻壁。放殘鐵處冷卻壁水管提前更改為軟管卡扣連接，方便于停爐后及時打開殘鐵口節(jié)約時間。

（2）休風后燒割殘鐵口位置爐皮，尺寸控制在400mm×600mm(提前采購該處冷卻壁及爐殼，冷卻壁為合門冷卻壁，爐殼材質(zhì)與原爐殼一致)。

（3）去掉殘鐵口爐皮后，清理里面的碳搗料層和雜物，嚴禁向該部位打水冷卻。將四周冷卻壁、爐殼縫隙用有水炮泥和料搗實、烘烤，確保鐵水不得向下滲漏。摳除搗打料后，測炭磚表面溫度，200℃內(nèi)為安全溫度，否則表明所剩炭磚較薄，施工人員需避免正對殘鐵口。然后燒(高壓氧)冷卻壁，面積400mm×600mm。及時運走切割下爐皮和冷卻壁。

（4）搗制殘鐵口泥套。殘鐵口下面溝內(nèi)制作砌筑耐火磚套(厚度75mm)，殘鐵口做好泥套(泥套自爐皮起深度丈200mm，直徑丈250mm)，防止鐵水向下漏鐵，損壞爐皮、發(fā)生爆炸。

1．2．4回風排放殘鐵

殘鐵孔打開后，開始放殘鐵。當殘鐵口處流出鐵水后，根據(jù)鐵水流量讓其自由流到殘鐵包。在放殘鐵末期、殘鐵量減少時，通過風機、混風閥送冷風到高爐，高爐關(guān)一個放散閥，在高爐內(nèi)部形成一定的壓力，高爐回風帶壓出殘鐵，控制風壓60kPa，風量控制要小，保證殘鐵孔渣鐵流不噴濺，不拋射，直到放凈殘鐵。

放殘鐵后期，如遇鐵溫低，流速差，發(fā)生鐵水堆積時，利用遠程遙控小型自制泥炮機，將殘鐵眼堵死，防止鐵水溢溝。如遇殘鐵溢溝將殘鐵眼堵死后，造成殘鐵放不干凈，只要殘鐵厚度≯500mm，不會影響后期爐內(nèi)清理進度。

2  爐缸殘鐵清理作業(yè)

2．1清理作業(yè)流程

停爐前所有施工人員、設(shè)備到廠，焊接安裝扒渣溜槽→涼爐期間安裝調(diào)試設(shè)備、開設(shè)扒渣口等→爐內(nèi)組裝吊盤進行爐身掛渣排險清理→拆卸吊盤→把兩臺挖掘機吊入爐內(nèi)清理爐缸殘焦散料→散料清理同時清理側(cè)壁炭磚→完成后利用重錘和燒氧處理殘鐵→清理底部澆注料→清理至驗收合格后吊出挖機及爐內(nèi)工器具。

2．2涼爐作業(yè)

殘鐵排放干凈后，通過爐頂打水及風口打水涼爐，待爐缸內(nèi)部區(qū)域溫度檢測合格，涼爐結(jié)束。初始涼爐階段，打水量控制不宜過大，避免爐缸內(nèi)部殘留渣鐵與水大量聚集反應(yīng)產(chǎn)生爆震等現(xiàn)象。

2．3高爐內(nèi)部殘鐵清理作業(yè)

通過爐頂大方人孔，用大方孔上方電動葫蘆及預(yù)先安裝好的卷揚機接力把2臺30型挖掘機吊入爐內(nèi)。吊裝過程中應(yīng)注意防止滑落，利用鏟斗后面的掛鉤吊裝，起升到一定高度時要注意下盤穩(wěn)定，防止翻車，除起升操作人員外，其他人員撤離到警戒線以外，此時要保證爐內(nèi)無人。風口區(qū)域要有人監(jiān)護，防止有人進入爐內(nèi)。挖掘機進入爐缸后首先對風口區(qū)進行清理，盡快打通所有風口，以保證所有風口暢通。

爐料清理以微型挖機作業(yè)為主、人工風鎬清理為輔。爐缸死料柱及風口帶料面扒除時，從風口出料;料面整理完就開始清理風口帶組合磚、爐缸側(cè)壁炭磚及爐底陶瓷墊，主要以微型挖機作業(yè)為主、人工風鎬清理為輔，風口帶各風口間的黏結(jié)物應(yīng)盡量用風鎬等工具進行清理。清理下來的廢料要及時破碎并運出爐外。

爐缸區(qū)域殘鐵清理時盡量不破壞爐底炭磚，盡量利用大噸位千斤頂將大塊殘鐵頂起懸空，用鐵板墊穩(wěn)。將小塊殘鐵用鋼絲繩捆綁牢固，利用爐頂卷揚機吊起后，操作爐外扒渣口卷揚機將殘鐵塊拖拽出爐外。

3結(jié)語

（1）高爐停爐是煉鐵生產(chǎn)中十分重要的環(huán)節(jié)，涉及安全、環(huán)保、質(zhì)量等諸多問題。停爐前期的準備工作至關(guān)重要，停爐前洗爐，有利于改善爐缸活躍性，改善渣鐵流動性，可以有效減少爐缸底部殘留量。

（2）放殘鐵過程中，采用回風帶壓排放殘鐵，有利于吹干凈爐缸底部殘留渣鐵，減輕后續(xù)清理勞動強度。

（3）爐缸清理作業(yè)過程中，安全管控是重點也是難點，需要制定詳細的安全管控方案，才能保證技術(shù)有效地實施。

參考文獻

［1］周傳典，劉萬山，王筱留，等．高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，2002.

［2］項鐘庸，王筱留．高爐設(shè)計－煉鐵工藝設(shè)計理論與實踐(第2版)［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，2014.