高爐煉鐵工藝分析及其設(shè)備維護(hù)分析

劉小英

（江西新鋼工程技術(shù)有限公司，江西 新余 338000）

近幾年，呈現(xiàn)出迅猛發(fā)展勢頭的機(jī)械化、智能化生產(chǎn)，正在取代手工生產(chǎn)的地位，因此，在工藝持續(xù)發(fā)展的背景下，以機(jī)械制造為代表的諸多行業(yè)，均對鋼鐵提出了不同往日的要求[1]，另外，高層建筑、汽車等行業(yè)的進(jìn)步，同樣給鋼鐵冶煉作業(yè)帶來了壓力，對鋼鐵冶煉起決定作用的高爐煉鐵，自然成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，針對其所展開研究逐漸變得全面而深入。

1 工藝分析

在經(jīng)濟(jì)水平得到顯著提升的當(dāng)下，冶煉行業(yè)也加入了快速發(fā)展的陣營，各行各業(yè)對鋼鐵制品所提出需求量，明顯較之前更多，鋼鐵質(zhì)量需要達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)也有所提高[2]。對從事相關(guān)工作的單位而言，要想獲得更為可觀的社會與經(jīng)濟(jì)效益，引入先進(jìn)工藝并對設(shè)備加以維護(hù)，加深工作人員對設(shè)備問題的了解，綜合考慮多方因素，明確可使問題得到解決的策略很有必要。

圖1 高爐煉鐵工藝流程

調(diào)查結(jié)論表明，以豎爐煉鐵為基礎(chǔ)所衍生出高爐煉鐵，現(xiàn)已成為核心煉鐵工藝，全球95%的鋼鐵，均是經(jīng)由此項(xiàng)工藝所獲得。首先應(yīng)當(dāng)明確的是高爐煉鐵流程（如圖2），先由爐頂對焦炭，鐵礦石和石灰石進(jìn)行裝入，再將預(yù)熱后空氣，經(jīng)由風(fēng)口向爐內(nèi)吹入[3]。隨著所處環(huán)境溫度的不斷升高，焦炭所含碳與空氣所含氧發(fā)生燃燒反應(yīng)，從而生成大量氫氣與一氧化碳。在持續(xù)上升的過程中，鐵礦石所含氧被去除，而還原反應(yīng)的出現(xiàn)，致使大量鐵被生成。煉鐵所形成鐵水，通常經(jīng)由鐵口流出，這樣做可避免爐內(nèi)受到嚴(yán)重影響的情況出現(xiàn)[4]。石灰石、未經(jīng)還原雜質(zhì)，成為爐渣的主要原料，且高爐普遍設(shè)有對爐渣進(jìn)行排出的渣口，由爐頂所排出煤氣，再經(jīng)過全面的除塵處理后，便可作為鍋爐，焦?fàn)t或是加熱爐燃料投入使用，并且滿足循環(huán)使用的條件。由實(shí)踐可知，高爐煉鐵所產(chǎn)生物質(zhì)，除生鐵之外，還有高爐煤氣及高爐渣，對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)時(shí)，這點(diǎn)應(yīng)尤為注意。

圖2 高爐煉鐵流程

2 設(shè)備維護(hù)對策

2.1 常用設(shè)備

高爐煉鐵所用設(shè)備，通常有高爐，送風(fēng)系統(tǒng)，渣鐵系統(tǒng)與功效系統(tǒng)，其中，作為技術(shù)設(shè)備而存在的是高爐，爐殼為鋼板，內(nèi)襯由耐火磚砌成，由下至上，可將高爐分為五個(gè)部分，即爐缸，爐腹，爐腰，爐身與爐喉[5]。現(xiàn)階段，擁有理想能耗，生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的高爐煉鐵，已在大范圍內(nèi)得到推廣，并發(fā)揮了重要作用。由于高爐煉鐵有持續(xù)性、長期性的特征，高爐使用壽命往往可達(dá)到數(shù)十年，定期維護(hù)設(shè)備，使煉鐵作業(yè)擁有更為理想的質(zhì)效，并將生產(chǎn)成本維持在較低水平，其社會價(jià)值有目共睹[6]。另外，對高爐進(jìn)行加熱鼓風(fēng)的熱風(fēng)爐，同樣要引起重視，研究表明，利用熱風(fēng)爐，對風(fēng)溫進(jìn)行提高，既可使煤氣熱值得到提升，還有助燃空氣和預(yù)熱煤氣的作用，定期更新熱風(fēng)爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對其效率的提高和壽命的延長有積極作用。

現(xiàn)階段，引入高爐煉鐵工藝的單位，在維護(hù)設(shè)備方面，通常有較為明顯的不足存在，具體表現(xiàn)為：其一，現(xiàn)有管理模式并不適用于自動化設(shè)備，且管理模式的更新速度，較設(shè)備更新速度略慢。其二，部分單位過于重視煉鐵產(chǎn)量，在維護(hù)設(shè)備方面投入的精力與時(shí)間有限，致使設(shè)備長時(shí)間處于負(fù)荷過高的運(yùn)行狀態(tài)，問題隨之出現(xiàn)。其三，設(shè)備故障無法得到根本解決的原因，與前期設(shè)計(jì)的關(guān)系較為密切，也就是說，有不合理設(shè)計(jì)或是不合規(guī)制造存在，均會增加設(shè)備出現(xiàn)故障的幾率，對多方因素加以考慮，確定與實(shí)際需求高度契合的設(shè)備，方可使設(shè)備效能得到應(yīng)有發(fā)揮。其四，相關(guān)單位并未全面落實(shí)管理制度、按部就班地完成維護(hù)工作，所取得效果自然十分有限。

2.2 維護(hù)對策

2.2.1 出鐵口

煉鐵生產(chǎn)作業(yè)告一段落，無論是鐵水和爐渣的沖刷，還是有侵蝕效果的化學(xué)反應(yīng)的存在，均會致使出鐵口遭受嚴(yán)重侵蝕，若冷卻壁所受侵蝕過于嚴(yán)重，其連鎖反應(yīng)便會波及到高爐生產(chǎn)，由此可見，對出鐵口進(jìn)行維護(hù)很有必要。第一步，以耐火性為依據(jù)，對耐火泥進(jìn)行選擇，完成出鐵作業(yè)后，經(jīng)由泥炮向爐內(nèi)推送耐火泥，形成可使腐蝕情況得到緩解的泥包。對耐火泥進(jìn)行選擇時(shí)，工作人員既要對耐火性、耐侵蝕性加以考慮，還應(yīng)對導(dǎo)熱性引起重視。第二步，待煉鐵結(jié)束，將鐵和鐵渣出盡，確保實(shí)際出鐵量和預(yù)期出鐵量的誤差≤15%，當(dāng)然，工作人員應(yīng)避免為獲得更理想的出鐵量，而過渡噴吹出鐵口的情況發(fā)生，這樣做會給出鐵口帶來嚴(yán)重?fù)p害，另外，若所處環(huán)境為高壓環(huán)境，切記不可對出鐵口做噴吹處理，致使不必要問題出現(xiàn)。第三步，對多方因素加以考慮，使出鐵口角度更為科學(xué)，事實(shí)證明，擁有科學(xué)角度的出鐵口，即可使殘鐵在爐底滯留，又可為爐體提供全面保護(hù)，泥包所表現(xiàn)出穩(wěn)固性，通常會因此而變得更為理想。

2.2.2 送風(fēng)系統(tǒng)

送風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)對煉鐵質(zhì)效起決定作用，在確定風(fēng)口面積時(shí)，工作人員應(yīng)以所掌握數(shù)據(jù)為參考，通過科學(xué)計(jì)算的方式，增加風(fēng)口面積、風(fēng)速和動能所提出要求的契合度。例如，11.5m直徑的高爐，其容積以2500m3最為常見，要想使高爐煉鐵長期處于正常運(yùn)行狀態(tài)，對送風(fēng)系統(tǒng)所提出要求，便是風(fēng)速維持在150m/s至240m/s的范圍內(nèi)，并且鼓風(fēng)機(jī)擁有70kJ至100kJ的動能[7]。除此之外，對富氧狀態(tài)進(jìn)行打造的前提，便是送風(fēng)系統(tǒng)擁有自主調(diào)節(jié)風(fēng)量的功能，這就要求工作人員以送風(fēng)情況為依據(jù)，對是否有動能減弱、風(fēng)速減小等情況存在加以判斷，做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理潛在問題，借助鼓風(fēng)機(jī)的力量，夯實(shí)高爐煉鐵的基礎(chǔ)。

2.2.3 爐體維護(hù)

爐體維護(hù)內(nèi)容相對繁雜，其中，以下三部分應(yīng)尤為注意：首先，優(yōu)化監(jiān)控系統(tǒng)，促使其朝著更加完善的方向前進(jìn)。在設(shè)計(jì)高爐的階段，設(shè)計(jì)人員便應(yīng)將監(jiān)控體系納入工作范疇，對高爐煉鐵而言，有監(jiān)測需求的部分有爐體侵蝕情況、內(nèi)部溫度控制，在條件允許的情況下，工作人員應(yīng)將爐內(nèi)所安裝監(jiān)控裝置的數(shù)量控制在300個(gè)左右，經(jīng)由計(jì)算機(jī)對裝置進(jìn)行連接，使?fàn)t體始終處于遠(yuǎn)程監(jiān)控狀態(tài)下。其次，加大冷卻爐底的力度，現(xiàn)階段，投入使用的爐底，在耐熱性方面均擁有良好表現(xiàn)，即便如此，長期在溫度過高的環(huán)境中運(yùn)行，同樣會出現(xiàn)腐蝕的問題，而全面控制爐底冷卻，可使上述問題迎刃而解。實(shí)踐所得經(jīng)驗(yàn)表明，要想使?fàn)t底擁有更長的使用壽命，工作人員應(yīng)以爐底類型為依據(jù)，對其溫度進(jìn)行管控，例如，風(fēng)冷爐底不應(yīng)超過260℃，水冷爐底不應(yīng)超過100℃，而通風(fēng)爐底不應(yīng)超過380℃。最后，在開展高爐煉鐵作業(yè)時(shí)，工作人員應(yīng)確保煤氣流的分布均勻，這是因?yàn)槊簹饬鞑环€(wěn)定，極易使高爐使用壽命縮短，從而引發(fā)不必要的問題。對煉鐵作業(yè)而言，煤氣流的發(fā)散形式，通常是由中間發(fā)散至四周，這樣做可使各部位受熱更為均勻，不僅煤氣擁有理想的利用率，爐體腐蝕問題也會得到有效解決。

3 結(jié)論

通過分析上文所敘述內(nèi)容可以看出，對高爐煉鐵作業(yè)而言，要想使設(shè)備擁有更為理想的壽命，關(guān)鍵是定期保養(yǎng)并維護(hù)投入運(yùn)行的設(shè)備，另外，這樣做所帶來積極影響，還包括提升煉鐵作業(yè)安全性，優(yōu)化煉鐵質(zhì)量與產(chǎn)量，為煉鐵行業(yè)發(fā)展助力，相關(guān)單位所獲得社會與經(jīng)濟(jì)效益，往往也會因此而更貼近預(yù)期。