貴溪冶煉廠轉爐爐齡生產實踐

章茂福

（江西銅業集團公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

2012年貴冶開始技經指標對標管理工作，轉爐爐齡作為貴冶16個對標指標之一，貴冶9臺轉爐全面進入對標管理體系，不僅對標國內同行業，更與國外同行業最好指標對標。對標前貴冶轉爐爐齡在國內僅是中上等水平，轉爐爐齡多年無重大突破；與世界一流東予冶煉廠差距相當明顯，東予冶煉廠轉爐爐齡早就達到300爐次，2015年平均爐齡更高達373爐次。對標國內外，發現問題，探索技術手段和管理辦法，優化生產組織和技術革新，解決影響轉爐爐齡的關鍵因素，使貴冶轉爐爐齡達到一流水平。

2 現狀分析

貴冶熔煉車間目前共有PS轉爐9臺，其中一系統6臺，尺寸為φ4.0×11.7m；二系統3臺，尺寸為φ4.5m×13.0m。貴冶轉爐目前采用的吹煉模式為不完全期交互吹煉，一系統轉爐日作業爐次為7.5爐次/天，送風時率為80%，B期富氧濃度為22%～23%，送風量為31000～33000Nm3/h；二系統轉爐日作業爐次為4.20爐次/天，送風時率為82.05%，B期富氧濃度為22%～23%，送風量為39500～43500Nm3/h；而影響轉爐爐齡主要限制因素在于風口和爐口耐火材料消耗程度，其中風口對轉爐爐齡起著決定性作用。

從2007年開始，熔煉老系統的爐壽命基本穩定在215爐次左右，而后幾年基本無突破，尤其2008年轉爐爐壽命僅有206爐次，年平均筑爐12次，二系統2007年8月建成投產以后，轉爐爐壽命偏低、噸銅耐火材料的消耗居高不下，制約了生產的正常進行，2008年二系統轉爐最高爐壽命為177爐次，2009年平均爐壽命為192爐次。爐壽命太短，嚴重影響了生產的正常進行，維修及材料費用也急劇增加。

為適應滿足貴冶增產要求，轉爐爐壽命必須要有較明顯的提高，對影響轉爐爐壽命的指標進行對策實施，一是風口耐火磚材質和筑爐砌筑水平，減少耐火材料庫存時間，提高耐火材料使用時效性，筑爐過程要有效監控和管理；二是在生產過程中，減少設備故障率，優化各項對爐壽命影響的參數，進而提高轉爐壽命［1-4］。

3 具體措施

3.1 精細生產組織

（1）根據全年生產計劃，安排轉爐每月、每天爐產量，確保轉爐生產按計劃有效實施。在每天的作業計劃中，根據冰銅量及時調整轉爐周期停風時間、風量和氧量，使總冰銅量在控制范圍。避免出現銅多時冰銅處理量加大造成轉爐吹煉時間過長；銅少時轉爐等料時間長。減少非正常時間，進而優化轉爐正常節奏，避免爐內溫度急劇波動，降低風眼故障率，有效保持爐內溫度。

（2）合理安排轉爐冰銅量，合理的轉爐進料量對吹煉時間最高效，有效掌控轉爐吹煉時間。轉爐每爐次冰銅處理量數據見表1，從圖表1 可知2016年，一系統轉爐冰銅處理量由2014年的194t/爐次調整為2016年189t/爐次；二系統轉爐冰銅處理量由2016年270t/每爐次調整為2016年的265t/爐次。雖然單爐轉爐冰銅處理量降低，但爐作業時間縮短分別縮短22min和38min，日作業爐次分別提高了0.35和0.14爐次，通過核算，日處理冰銅量不僅沒有減少，相應還增加了28t和16t。日作業爐次的提高為實現轉爐整體爐齡的提高創造了有利條件。

表1 轉爐冰銅裝入量相關數據對比

3.2 精準控制相關指標

轉爐吹煉送風量、S期、B期富氧率，渣含硅、造渣期、造銅期爐內溫度等這些都是轉爐操作過程中的關鍵控制參數，對轉爐爐壽命影響較大。

（1）大膽推進“高風量低壓力吹煉”模式，盡量提高送風量。通過近兩年的摸索結合國內外相關研究，高風量低壓力吹煉模式有二方面優勢：第一、縮短爐作業時間，提高日作業爐次，減少風口區耐火磚因周期停風時間長造成風口區溫度底，使風口區耐火磚一直控制在相對較高溫度區間內（穩定風口區耐火磚溫度，防止因風口區耐火磚溫度波動大造成耐火磚爆磚）；第二、能使高溫反應區遠離風口區，降低風口區的熱負荷，從而降低風口區耐火磚的消耗速度。為達到高風量低壓力吹煉效果，車間通過合理調整每一爐次的裝入量，減小風口區的熔體靜壓，以達到讓高溫反應區遠離風口區的目的，降低風口區的熱負荷，提高風口區耐火磚使用時間。

（2）合理控制吹煉溫度，根據爐內溫度及時調整S期、B期富氧率，嚴格把控粗銅和渣的溫度在合理期間小范圍內波動，避免高溫加快耐火磚損耗。經過多年培訓和摸索，現在轉爐粗銅終點溫度90%能控制在1140～1180℃合理范圍之間。

（3）嚴格控制渣含硅：嚴格控制渣含硅在21%～23%之間，在確保吹煉渣型的前提下，渣含硅越低，對爐襯維護越有利，通過加強對渣含硅的監控，及時調整工藝參數，盡量降低渣含硅，減輕風口區耐火磚的化學侵蝕。

從上述數據可知：渣含硅嚴格按照目標控制，盡可能在合理范圍內減少波動，有效降低弱酸性硅酸鹽對耐火材料的損傷。

3.3 冷料加入全流程控制

（1）轉爐工序冷料加入合理搭配，轉爐造渣、造銅發應是半放熱發應［4］。為有效調控轉爐爐內發應溫度，根據造渣、造銅不同情況加入含銅成分不同的物料（以下稱為“冷料”）來控制爐內發應溫度。冷料的加入方式主要有兩種，第一種為方式是將冷料通過裝載車人工裝入到物料料斗內由行車直投，第二種方式為通過殘極運輸機投入。兩種加料方式根本的區別在于是否需要爐體轉動，在轉爐轉動過程中風眼區因離開熔體造成空吹，使風眼區溫度急劇波動極易造成風眼磚表層剝落，影響轉爐爐壽命。而殘極運輸系統處理冷料就會大大降低此項風險。

表2 2015年一系統轉爐渣含硅

表3 2015年二系統轉爐渣含硅

表4 2015-2017年轉爐殘極上機率

（2）殘極加料機受來料銅塊尺寸和現場環集限制，通過以下措施有效提高殘極運輸機使用效率：①把殘極加料由現場控制改為遠程操作，改善工人作業環集，殘極加入現場環集由三樓移至轉爐操作室加入。根據轉爐鍋爐排煙溫度合理安排冷料加入量和加入時間，使殘極加入能到達多次少量，有利整個造銅期爐內溫度平穩、合理；②雜銅原料來源復雜，根據雜質成分，物理規格和重量輕重合理搭配等措施，有效解決因雜銅不合理的現象，使殘極上機率由32%提升至目前66%左右，基本避免因搖爐造成風眼區溫度波動而影響轉爐爐齡的情況發生。

3.4 規范作業流程

（1）改善轉爐開、停風流程，由人工經驗開、停風操作改為程序標準自動化控制，杜絕人工開、停風造成轉爐空吹時間過長，從而造成風眼區溫度急劇波動影響。轉爐造銅期如需要直投雜銅也需執行自動開、停風規范性程序［5］。

（2）制定轉爐S2-B1操作規定：根據爐內液面角計算爐內粗銅產量，根據熱量平衡進而計算本爐造銅期所要直投冷料量，規劃好造銅期直投量和殘極機上雜銅總數量，避免因直投過量使起吹溫度低或直投量少、機上冷量不足而直投，造成爐內B期溫度波動大而影響轉爐爐壽命，確保開風前直投冷料加足，減少吹煉時搖爐次數，使造銅期溫度平穩均勻變化。

3.5 強化設備預防維修

（1）設備預防維修是對重要設施的日常點檢和維護主要手段，轉爐工序的主體設備是臥式轉爐，其附屬設備有送風系統、傾轉系統、排煙系統、熔劑系統、環集系統、殘極系統、天然氣烘烤系統、環集系統所組成，加強設備預防維修，降低其故障次數，確保設施能正常投入使用，從而減少因設備故障轉爐作業不正常影響轉爐爐壽命。

（2）有計劃檢查爐內送風閥。一般情況下，當一臺轉爐停止送風時而送風管道還有風量流量，說明有一臺送風閥漏風，應立即檢查處理。送風閥漏風則空氣一直對本體爐體采用了強制冷卻的效果，使風口區在停風狀態下溫度偏低，造成風眼區域耐火磚消耗加快。

（3）精心維護好轉爐風眼，轉爐風眼狀況好壞直接決定轉爐爐壽命。轉爐爐作業周期短的5個月，長的時間要超過半年，在如此長的時間內，面對不同條件下的生產情況，保證全部風眼完好，不盲風眼，使轉爐風眼區耐火材料消耗整體平穩。日常點檢要以風眼區預防為主，對風眼區底座保證一定的頻率和次數點檢，防止底座松動后造成風口區耐火磚非正常消耗。出完銅后，工藝人員使用專用工具對風口底座進行緊固，避免底座松動。一旦出現風眼狀況不好的情況，要想盡辦法保證風眼正常。

3.6 加強耐火材料和筑爐水平管理

（1）加強對耐火材料的管理，提前制定精確的停爐計劃，嚴格控制耐火材料進廠時間，合理考慮耐火磚生產、運輸時間，有效掌控耐火磚從進廠時間和用到作業爐上不超過三個月，避免耐火材料庫存時間長影響使用效果；對進廠耐火磚進行抽樣切割檢查，嚴把質量關，耐火磚儲存放在通風干燥的地方，堅決不能被雨水淋泡。

（2）強化對筑爐質量的檢查和監督。筑爐前制定詳細的筑爐進度計劃，并對拆爐過程和筑爐過程全面跟蹤，嚴把質量關，每塊風眼區耐火磚保持2mm左右間距，每3塊風眼區耐火磚放1張膨脹紙，使每塊風眼磚保持合理間隙，避免因筑爐原因影響爐壽命。

（3）將原耐火磚和爐殼間的填料由原來國產改為進口填料。作業爐后期高溫熔體容易通過耐火磚縫隙或風口導管與耐火磚的縫隙滲漏到爐殼，導致爐體發紅，惡劣情況下導致爐體燒穿而停爐。將原國產澆注料改為進口料后，使用效果良好，基本杜絕了后期因熔體滲漏導致風眼區發紅或燒穿的現象［6］。

4 實施效果

截止2017年10月，熔煉一、二系統轉爐平均爐壽命指標分別達到352爐次、356爐次，完全達到提高轉爐爐齡目標，有效降低檢修費用，耐火材料消耗大幅度降低，成本顯著下降，帶來了良好的經濟效益和社會效益。

圖1 貴溪冶煉廠近5年轉爐爐齡

表5 貴溪冶煉廠最近轉爐五年爐齡指標 爐次

5 結語

5年來，貴溪冶煉廠通過不斷大膽創新，積極應用新型耐火材料、實施精準控制、精細操作和管理深化等有效手段，充分挖掘轉爐爐壽命的空間，使轉爐爐齡得到質的提升，確保貴冶轉爐爐壽命國內銅行業領先，全球指標一流，為推進標桿工廠做出重要貢獻。貴溪冶煉廠在提升轉爐爐齡工作中的一些方法可以為有色冶煉企業在這方面工作提供一定的參考。