胡春暉，陳生利，柏德春、余駿

（廣東中南鋼鐵股份有限公司，廣東韶關512100）

摘要：高爐停爐對爐缸進行修復，均需要對爐缸進行清理，目的是清除爐缸內部殘留渣鐵，便于后續(xù)爐缸澆注或者是爐缸碳磚砌筑。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，關系到高爐投產后爐缸安全及長壽，是高爐爐缸修復的關鍵技術點。本文結合生產實踐，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，提出了系列關于爐缸清理創(chuàng)新思路，為不斷優(yōu)化爐缸清理技術提供借鑒。

關鍵詞：高爐；停爐；爐缸清理；放殘鐵

1前言

中南鋼鐵6號高爐，有效爐容1050m³，2021年9月，爐缸側壁溫度居高不下，威脅高爐安全生產，隨后組織停爐對爐缸實施澆注，于2021年11月，爐缸澆注完成開爐投產。本次爐缸澆注耗時約2個月時間，其中，清理爐缸殘鐵耗時達15天，對整個爐缸修復工期影響較大。2024年2月，6高爐因側壁溫度偏高再次升高達480℃，考慮到爐缸安全問題，于2024年2月26日停爐對爐缸進行修復。本次爐缸修復，從停爐后爐放殘鐵作業(yè)，再到本體內部殘留物清理，均采用了系列創(chuàng)新技術，耗時9天就開始進行爐缸澆注，為高爐提前復產創(chuàng)造了條件。

2高爐停爐

2.1降料面作業(yè)

本次停爐，采用洗爐的方法來減少爐墻粘結物，改善渣鐵流動性，活躍爐缸。停爐前10天，通過調整礦焦布料角度，適度發(fā)展邊緣，沖刷爐墻；同步調整高爐冶煉參數(shù)，[Si]=0.4～0.8%、R=1.05～1.15.S:0.025～0.045%、MgO:8～9%、Al₂O₃:15.5%以內，為保證爐缸熱量充沛鐵水溫度目標按爐次PT≥1470℃進行調控。停爐前2天開始降低煤比冶煉，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12小時開始逐步退負荷，8小時開始改全焦冶煉，全焦冶煉時的負荷約為2.9t/t，根據冶煉周期計算，待全焦負荷到達風口下方時，組織高爐預休風，利用預休風時間處理停爐相關設備以及相關準備工作。在預休風時，高爐爐頂料面最后一批次放入10噸凈焦，一方面便于預休風爐頂點火作業(yè)，一方面改善休風后料柱透氣性。

預休風結束后，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)自動關閉。在打水降溫過程中，嚴格控制煤氣中 H2含量。打水降料面過程中 H2 含量隨溫度區(qū)間控制標準如表 1 所示。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。

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。風量、氧量控制如圖 1 所示。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℃，在此基礎上盡量使用高風溫，保證鐵水溫度。

降料面過程中，半小時取一個煤氣樣，化驗 煤氣中的 CO、CO₂、H₂、O₂及 N₂含量，要求取樣前應放散管道內殘余煤氣，放散時間在 2 分鐘左右，以保證取樣的及時性和代表性。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相等的時候，降料面工作接近尾聲。當料面距風口中心線 1.5m 左右或煤氣成分超安全基準O₂＞1%，不符合進入管網條件，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，原則上第一次鐵安排在送風后 1 小時出；第二次鐵安排在料面進入爐腹以后出；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。最后爐次鐵結束后，降爐前渣鐵溝全部排空，高爐休風停爐。

2.2 放殘鐵操作

2.2.1 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 1.6m，殘鐵通道角度取 10°，鉆孔深度 2.5m，則死鐵層高度為：1.6-2.5*sin(10°)= 1.6-2.5*0.1736=1.17m。

式中，各字母代表如下： W：殘鐵量；k：殘鐵系數(shù)，取 0.3～0.7；d： 爐缸侵蝕后直徑，取 7.5m；h：殘鐵部分高度，即侵蝕深度加設計死鐵層厚度，取上述計算值1.17m；W＝0.785*（0.3～0.7）*7.5*7.5*1.17*7 ＝108～251t；即爐內殘鐵量在 108～251t 之間，根據經驗，取 190 噸。按每個鐵水包裝 80~100 噸，加備用包，需準備鐵水罐 4 個。

2.2.2 放殘鐵平臺制作

本次放殘鐵，根據高爐區(qū)域場地情況，確定在高爐正南方向吊裝孔設置殘鐵孔，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。經現(xiàn)場勘察以及查閱圖紙，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。基于殘鐵溝槽布置合理性、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 左 右 ， 高度800mm，底寬為 1000mm，鋼板厚度 10mm，如上圖所示。溝底平砌一層耐火磚，側面要立砌一層耐火磚，使用鐵溝料整體搗制，如下圖所示。前段料層厚為 400m(包括耐火磚厚度)，末端料層厚度為 200mm(包括耐火磚厚度)，殘鐵溝坡度在鋼結構坡度的基礎上用料層厚度變化進一步加大，實際溝料坡度約 8°，整溝完成后要用煤氣火烘干。

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

2.2.3 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，尺寸控制在寬 400×600mm 大小。（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 400*600mm。切割下爐皮和冷卻壁后，及時運走。

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

2.2.4 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，根據鐵水流量讓其自由流到殘鐵包。在放殘鐵末期、殘鐵量減小時，通過風機、混風閥送冷風到高爐，高爐關一個放散閥，在高爐內部形成一定的壓力，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，只要殘鐵厚度不大于 500mm,不會影響后期爐內清理進度。

3 爐缸殘鐵清理作業(yè)

3.1 清理作業(yè)流程

停爐前所有施工人員、設備到廠、焊接安裝扒渣溜槽→涼爐期間安裝調試設備、開設扒渣口等→爐內組裝吊盤吊進行爐身掛渣排險清理→拆卸吊盤→把兩臺挖掘機吊入爐內清理爐缸殘焦散料→散料清理同時清理側壁碳磚→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工器具。

3.2 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，待爐缸內部區(qū)域溫度檢測合格，涼爐結束。初始涼爐階段，打水量控制不易過大，避免爐缸內部殘留渣鐵與水大量聚集反應產生爆震等現(xiàn)象。

3.3 高爐內部殘鐵清理作業(yè)

通過爐頂大方人孔，用大方孔上方電動葫蘆及預先安裝好的卷揚機接力的方法把 2 臺 30 型挖掘機吊入爐內。吊裝過程中應注意防止滑落，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，此時要保證爐內無人。

風口區(qū)域要有人監(jiān)護，防止有人進入爐內。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、爐缸側壁碳磚及爐底陶瓷墊，主要以微型挖機作業(yè)為主、人工風鎬清理為輔清理爐缸側壁碳磚及爐底陶瓷墊，風口帶各風口間的粘結物應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。

4 結束語

（1）高爐停爐是煉鐵生產中十分重要的環(huán)節(jié)，涉及到安全、環(huán)保、質量等諸多問題。停爐前期的準備工作至關重要，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，才能保證技術有效的實施。

參考文獻

[1] 周傳典.高爐煉鐵生產技術手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社

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