李德平，鄒智華，陳錫通

（寶武集團中南鋼鐵廣東中南鋼鐵股份有限公司，廣東 韶關(guān) 512123）

摘 要：針對 2024 年以來中南股份煉鐵廠 1 號 -2 號焦?fàn)t發(fā)生的三類難推焦問題，分別進行了原因分析，并制定了 相應(yīng)的治理措施。措施實施后，2024 年 5 月開始 1 號 -2 號焦?fàn)t難推焦問題得到明顯改善，焦炭產(chǎn)量和生產(chǎn)節(jié)奏均恢復(fù)至設(shè)計水平。

關(guān)鍵詞：難推焦；分析；治理

前 言  

焦?fàn)t出焦過程中，推焦電流超過規(guī)定的最大電 流時稱為難推焦。焦餅一次推不動，再推第二次時 稱為二次焦事故。發(fā)生難推焦的原因較多，如：爐 墻石墨沉積過厚、爐墻或推焦桿變形、原料煤水分 過高以及配合煤膨脹性偏大或收縮性偏小等^［1-2］。 寶武集團中南鋼鐵廣東中南鋼鐵股份有限公司（以下簡稱“中南股份”）1 號 -2 號焦?fàn)t為中冶焦耐設(shè) 計 的 JN60-6 型焦?fàn)t，炭化室高 6 000 mm，2×55 孔，平均寬度 450 mm，設(shè)計周轉(zhuǎn)時間 19 h，2008 年 建成投產(chǎn)。其中 1 號焦?fàn)t采用焦?fàn)t煤氣加熱，2號 焦?fàn)t采用貧煤氣加熱（2024年 2月28日 ~4月2日因煤氣平衡改焦?fàn)t煤氣加熱），與6號 -7號焦?fàn)t （2015 年建成投產(chǎn)，貧煤氣加熱）相比，受爐齡長、 焦?fàn)t煤氣加熱高向均勻性較差等因素影響，容易產(chǎn) 生難推焦。2024 年 2~4 月共發(fā)生 3 次難推焦，對爐 體和焦炭產(chǎn)量均造成不利影響。本文對三次難推 焦問題原因及治理措施分別論述。

1 改燒煤氣后爐溫偏低導(dǎo)致的難推焦

1.1 問題分析

受中南股份 6 號高爐停爐檢修期間煤氣平衡影響，2號焦?fàn)t 2024年2月28日開始由貧煤氣改為焦?fàn)t煤氣加熱，標(biāo)準(zhǔn)溫度設(shè)定為機測標(biāo)溫 1260 ℃， 焦測標(biāo)溫 1310 ℃。2 月 29 日 2 號焦?fàn)t發(fā)生4爐難推焦，分別為68號、88號、70號、75號炭化室， 當(dāng)天影響產(chǎn)量約 165 t。2 月 29 日直行溫度（6 次 測量結(jié)果均值）見圖 1。由圖 1 可知 2 號焦?fàn)t機測直行溫度均值為 1 223 ℃，低于標(biāo)準(zhǔn)溫度 37 ℃，焦測直行溫度均值為 1 274 ℃，低于標(biāo)準(zhǔn)溫度 36 ℃。 機、焦側(cè)直行溫度均偏低。

2024年2月29日前后焦炭揮發(fā)分檢測結(jié)果見表1。由表1可知2月29日白班焦炭揮發(fā)分由1.18% 上升至 1.20%，由此判定受爐溫偏低影響，焦炭成熟不充分，收縮程度小，推焦阻力增加導(dǎo)致難推焦。

1.2 治理措施

對焦炭成熟度不夠發(fā)生的難推焦，一般是加大煤氣量，提高全爐溫度，使安定系數(shù)、均勻系數(shù)滿足控制要求，對于發(fā)生難推的爐號，采用關(guān)上爐門，繼續(xù)燜爐 40~60 min，待焦炭成熟后再推出的方式處理。 2月29日發(fā)生4孔難推爐號，燜爐后當(dāng)天全部推出。

為避免加熱煤氣切換后爐溫偏低問題，加熱溫度先根據(jù)以往經(jīng)驗數(shù)據(jù)設(shè)定（必要時可提高加熱溫度 10~20 ℃），并控制切換過程時長（＜2 h）。切換完成后，及時檢查火道燃燒情況，根據(jù)直行溫度測量結(jié)果及時調(diào)節(jié)。4月2日2號焦?fàn)t由焦?fàn)t煤氣改回貧煤氣加熱，切換前先將全爐溫度提高 20℃，切換過程時長控制在 2h內(nèi)，未出現(xiàn)因爐溫偏低、焦炭偏生而難推問題。

2 高膨脹性焦煤配比偏高導(dǎo)致的難推焦

2.1 問題分析

2024年3月1日中班1號 -2號焦?fàn)t調(diào)整配煤比后，3月3日開始連續(xù)發(fā)生較大面積難推焦：其中3月3日7爐、3月4日7爐、3月5日6爐。難推焦?fàn)t號焦餅收縮情況見圖2?？梢钥闯觯航癸炁c爐墻之間收縮縫較小?，F(xiàn)場人工扒焦次數(shù)較多，耗時較長，單爐最長結(jié)焦時間超過 60 h。處理難推焦期間累計影響焦炭產(chǎn)量約 1 500 t，3 月 8 日后焦?fàn)t生產(chǎn)逐步恢復(fù)。

基于難推焦?fàn)t號的焦餅收縮情況，初步判定難推焦的主要原因為配合煤膨脹性偏大，收縮性不足。對配煤結(jié)構(gòu)中可能導(dǎo)致膨脹性偏高的幾個煤種進行奧阿膨脹性分析，測定結(jié)果見表 2。可以看出：焦煤 C 為正膨脹，且最大膨脹度明顯高于其余3 個煤種，其余 3 個煤種均為負膨脹，其最大膨脹度相差較小。

3月1~6日1號 -2號焦?fàn)t配煤比變更情況見表 3?？梢钥闯觯? 月 1 日的配比中，肥煤合計16%，1/3 焦煤合計 8%，再配加 23% 的高膨脹性焦煤 C，顯然將增加配合煤的整體膨脹性。

進一步對焦煤C和焦煤D進行煤巖分析，焦煤C和D鏡質(zhì)組最大發(fā)射率均值分別為 1.29% 和1.31%，煤化程度均屬中煤級煤 Ⅳ（焦煤）^［3］，標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為 0.25 和 0.24，均為混煤。焦煤C和D的鏡質(zhì)組隨機反射率測定結(jié)果見圖3。焦煤C隨機反射率分布圖 1.25%~1.40% 呈現(xiàn)明顯的凹口，鏡質(zhì)組隨機反射率在 0.85%~1.13%（對應(yīng)為肥煤）占比約34%，在 1.4%~1.8% 區(qū)間（對應(yīng)為貧瘦煤）占比約 24%，判定該煤主要由焦煤、肥煤以及貧瘦煤混配而成，且肥煤混配較多。焦煤D反射率分布圖與焦煤 C 相比，形態(tài)較為平坦，凹口不如焦煤C明顯，鏡質(zhì)組隨機反射率在 0.85%~1.13%（對應(yīng)為肥煤）占比 23%，在 1.4%~1.8%（對應(yīng)為貧瘦煤）占比約 24%。與焦煤C相比，焦煤D中肥煤混配較少，這也是焦煤C較焦煤D膨脹度大的主要原因。

2.2 治理措施

鑒于高膨脹性焦煤 C 配比偏高導(dǎo)致配合煤膨脹性偏高，分別于 2024 年 3 月 4 日、6 日連續(xù)下調(diào)焦煤 C 配比至 15%（累計下調(diào) 8%），相應(yīng)增加焦煤D 配比 10%（表 2）。調(diào)整后配合煤揮發(fā)分基本維持不變，水分略有上升，3 月 6 日難推焦?fàn)t數(shù)下降至 1 爐，3 月 7 日難推焦 1 爐，3 月 8 日無難推焦產(chǎn)生，生產(chǎn)節(jié)奏逐步恢復(fù)正常。對于焦煤 C 這類由于肥煤參混較多而導(dǎo)致膨脹性明顯偏高的焦煤，確定其配入上限（≤ 15%），監(jiān)控使用。

3 入爐煤水分過高導(dǎo)致的難推焦

3.1 問題分析

受暴雨異常天氣影響，2024 年 4 月 21~25 日中南股份進廠煉焦煤水分異常升高，1 號 -2 號焦?fàn)t累計發(fā)生難推焦 12 爐次（最高每天 3 爐），影響焦炭產(chǎn)量 270 t。入爐煤水分及焦炭揮發(fā)分檢測結(jié)果見表 4?？梢钥闯觯喝霠t煤水分均值 14.30%，最高達 14.97%，煉焦過程入爐煤水分蒸發(fā)帶走的熱量同比增加，焦炭成熟過程吸收的熱量同比下降。4月 21~25 日兩個批次焦炭揮發(fā)分≥ 1.20%，說明部分焦炭偏生，收縮程度欠缺，導(dǎo)致推焦阻力增加而發(fā)生難推焦。

3.2 治理措施

對于異常暴雨天氣引發(fā)的難推焦，處理方式與爐溫階段性偏低導(dǎo)致的難推焦類似，一般是對難推爐號燜爐 30~60 min，再二次推出。對于入爐煤水分連續(xù)超出 14% 應(yīng)對措施：首先將加熱煤氣按設(shè)計最大流量使用；其次控制裝煤量上限（濕重≤ 34t）。若前述兩項措施還是無法保證焦炭成熟。

4 運行效果

1）生產(chǎn)效率顯著提升。采用改進的方法，允許在前一批鋼水進行 VD 爐外吹氬處理的同時，后續(xù)鋼水即可進入空出的 VD 爐，無需等待吹氬過程結(jié)束。這一創(chuàng)新顯著縮短了生產(chǎn)周期。傳統(tǒng)方法后續(xù)鋼水通常需要等待 20 min，而新方法消除這等待時間，提升了 VD 爐的使用效率。加快煉鋼的生產(chǎn)節(jié)奏，滿足對快速生產(chǎn)流程的需求。

2）鋼水質(zhì)量明顯改善。雜質(zhì)去除效果顯著：通過精確控制氬氣的流量和壓力，并根據(jù)鋼種及鋼水的實際溫度進行動態(tài)調(diào)整，成功降低了鋼液中［H］、［N］、［O］、［S］等雜質(zhì)元素的含量。如在普碳鋼、合金鋼和特種鋼的實施例中，經(jīng)過氬氣吹煉后，這些元素的含量均顯著下降，實現(xiàn)了更優(yōu)的精煉效果，并提升了鋼水的純凈度。普碳鋼在實施例 1 中吹氬前的［H］含量為 6×10^-6 ，吹氬后降至≤ 2×10^-6 ；合金鋼在實施例 4 中吹氬前的［N］含量為 57×10^-6 ，吹氬后降至≤ 45×10^-6 ；特種鋼在實施例 7 中吹氬前的［O］含量為 33×10^-6 ，吹氬后降至≤ 13×10^-6 。成分及溫度均勻性提升：吹氬處理不僅使鋼液的化學(xué)成分和溫度更加均勻，且氬氣的攪拌作用促進了鋼液成分的均勻化，同時也助于溫度均勻分布。這為后續(xù)連鑄等工藝提供了更佳的條件，有利于鑄坯質(zhì)量的提高。

3）成本有效降低。隨著鋼水質(zhì)量的提升，減少了因雜質(zhì)等缺陷引起的廢品率，降低了生產(chǎn)成本。此外，生產(chǎn)效率的提高導(dǎo)致單位時間內(nèi)產(chǎn)量的增加，使每噸鋼水所分攤的固定成本（如設(shè)備折舊和人工成本等）相應(yīng)降低，增強了企業(yè)的經(jīng)濟效益。

4）鋼種適應(yīng)性增強。針對不同鋼種（普碳鋼、合金鋼、特種鋼）設(shè)定不同的氬氣壓力、理論流量和流量補償系數(shù)，能夠滿足各類鋼種的精煉需求，使該方法適用于多種鋼種生產(chǎn)，提高方法的通用性和靈活性。在實際生產(chǎn)中，可以根據(jù)訂單需求靈活切換鋼種生產(chǎn)，而無需頻繁調(diào)整吹氬工藝參數(shù)，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。

5 結(jié)語

后續(xù)鋼水的處理無須等待前一批鋼水在 VD爐內(nèi)完成吹氬流程，而是可在前一批鋼水在爐外進行吹氬作業(yè)期間，將后續(xù)鋼水送入已空出的 VD 爐內(nèi)，此舉顯著提升了生產(chǎn)效率。此外，本方法能夠依照預(yù)設(shè)壓力，并根據(jù)運出 VD 爐的鋼水罐內(nèi)鋼種的不同，以相應(yīng)的流量對鋼水罐內(nèi)實施吹氬操作，從而有效降低鋼液中［H］、［N］、［O］、［S］等元素的含量，并成功去除各類鋼液中的雜質(zhì)，進而有效改善成分及溫度的均勻性。此舉不僅提升了各類鋼種的質(zhì)量，還實現(xiàn)了冶煉成本的降低，具備推廣價值。