首鋼長鋼九高爐減少風口破損攻關實踐

李迎輝，王保國

（首鋼長治鋼鐵集團煉鐵廠,山西 長治 046031）

長治鋼鐵集團（全文簡稱長鋼）煉鐵廠九高爐，高爐有效容積1 080 m3,共計20個風口。2019年4月20日恢復性大修開爐，采用了磚壁合一的薄壁爐襯、平坦化出鐵場、爐頂煤氣均壓回收、擺動溜槽出鐵等一系列新技術。2019年高爐大修以前每年風口破損多達20~30多個（見表1），造成高爐頻繁的休復風，嚴重影響了高爐的正常生產組織，以及高爐技術的經濟指標和順行。高爐大修后長鋼煉鐵廠九高爐為了降低工藝休風率，減少風口破損對高爐的影響，開展了減少風口破損的攻關。通過兩年的攻關實踐，風口破損大幅減少，2020年實現了風口零破損的最好記錄（見表2）。

表1 九高爐大修前風口破損情況表 個

表2 九高爐大修后風口破損情況 個

九高爐大修前后風口破損情況對比見圖1。

圖1 九高爐大修前后風口破損情況對比

由圖1對比分析可知，2019年高爐大修后通過加強原燃料管理、提高來水壓力、優化操作爐型管理、噴槍管理等措施，風口破損現象得到抑制，2020年實現了風口破損為零的良好記錄。

1 風口破損原因分析

1.1 原燃料方面

由于考慮低成本的煉鐵因素，近年來燒結灰、燒結機頭灰、煉鋼污泥及大量低價的澳粉等大量配入燒結，使得長鋼燒結礦鋅負荷超標，燒結礦中w（Al2O3）長期偏高。這帶來的后果是，入爐鋅負荷長期在0.5kg/t以上，高爐渣中的鎂鋁比一直在0.5以下，渣中w（Al2O3）長期在15%~16%以上。由此造成了爐缸活躍性不好，透氣透液性差，風口二套上翹變形等問題，并引起爐缸不活、堆積，最終導致風口燒損。

1.2 冷卻水壓力不足

高爐風口工作承受著高溫液態渣鐵的惡劣侵蝕，而且受到循環區焦炭的撞擊及落下焦炭的磨損。造成風口小套磨損的原因很多，但最基本的磨損機理是：風口受熱超負荷，冷卻介質難以及時傳導散熱，從而導致風口套溫度高于銅質固液相反應的700℃界限溫度；當達到銅劇烈氧化的900℃界限溫度時，風口很快在高溫高壓下損壞漏水。2019年高爐大修前風口冷卻水壓較低，不足11 kg/cm2，冷卻強度低，冷卻效果差，造成風口燒損較多，尤其是在高爐長期休風復風過程中。

1.3 噴槍管理不規范

噴槍結構不合理，如噴槍與風口中心線夾角過大、噴槍插入深度過深時，煤粉離開噴槍后會改變運行軌跡的始點而靠近直吹管或風口內壁，使得在運行過程中極易與風口內壁發生碰撞，從而造成風口破損。當分配器壓力與高爐風壓之間的差值過大、煤粉濃度又較小時，則會造成煤粉流速過高，煤粉離開噴槍后改變運行軌跡時間長，易與風口壁相碰撞，使風口破損。

1.4 爐型不合理

高爐大修前，九高爐爐型為厚壁爐襯且高爐上部有2.5 m的無冷區，經過高爐多年強化冶煉后無冷區爐襯侵蝕嚴重，導致整個高爐內型不平滑，煤氣流分布不均，煤氣流不好控制，易使邊緣氣流發展造成渣皮不穩定，導致渣皮頻繁脫落，落到風口上部斷面，進而引起風口上部燒損。

2 采取的應對措施

2.1 加強原燃料管理

發揮鐵前配礦一體化優勢，嚴格控制高爐除塵灰、燒結機頭灰、煉鋼污泥及非主流礦粉的配入，制定有害元素控制標準。保證燒結礦中w（Zn）小于0.03%；入爐鋅負荷小于0.45 kg/t時及時停配煉鋼污泥、除塵灰等高鋅雜料；高爐布袋灰w（Zn）高于5%時外排堆放，不再配入燒結。嚴格控制燒結礦中的w（Al2O3）小于2.3%，w（MgO）2.0%~2.2%，保證高爐渣相中m（Mg）/m（Al）比大于0.5%，渣中w（Al2O3）小于15%等。

2.2 提高冷卻水壓力

提高風口小套高壓工業水壓力，強化風口前端換熱，減少風口燒損幾率。2019年利用九高爐恢復性大修機會，高爐高壓工業水壓力由大修前的11.5kg/cm2提高至14.5 kg/cm2，風口小套平均水溫差由大修前的6~8℃降至4~6℃。冷卻水壓力的提高，強化了冷卻效果，改善了風口小套工作環境，風口燒損率明顯下降。

2.3 加強噴槍管理

高爐大修后，安裝了風口工作在線監測系統。對風口的工作情況及煤粉的在線噴吹實施24小時不間斷的監測；同時高爐作業區針對噴槍磨漏風口的問題制定了噴槍管理制度；加強對風口噴煤槍的巡檢，及時調整煤槍位置、疏通煤槍和更換煤槍；制定了插槍深度和角度，始終保證噴煤煤流在風口中心線位置[1]。值班工長根據風口在線監測系統噴吹煤粉情況，及時通知配管工調整噴槍、疏通噴槍或及時更換噴槍等。通過上述措施的實施基本杜絕了煤粉射流對風口的沖刷所造成的風口小套磨損。

2.4 優化爐型和日常操作

高爐大修以后采用了全覆蓋磚壁一體化薄壁爐襯技術，取消了爐身上部的無冷區，規整了高爐爐型。薄壁爐襯的高爐爐型設計基本利用的是高爐操作爐型和“自保護”理念，吸取了其他同級別爐型的操作經驗，并結合長鋼自己原燃料情況，制定和摸索出了適合九高爐特點的操作制度。

裝料制度逐步摸索開發出適合九高爐情況的“發展中心氣流為主，適當兼顧邊緣氣流為輔”的煤氣流控制技術。高爐操作上堅持“以下部調劑為主，上部調劑為輔”的上下部調劑相結合原則，做到“上穩下活”[2]。

造渣制度上密切關注渣中的鎂鋁比及渣中的w（Al2O3），保證m（Mg）/m（Al）比始終在0.5以上，渣中w（Al2O3）低于15%，確保爐渣的流動性。發現數據異常及時查明原因，調整燒結配礦，減少或停止燒結機頭灰、高爐除塵灰等配入。

熱制度是高爐穩定順行的保證。為保證充足的爐溫，減少爐溫波動對爐況的影響，要求鐵水物理熱控制≥1 480℃，w（Si）控制在0.3%~0.55%。

大修后經過日常操作制度的不斷摸索和創新，制定出臺了九高爐爐況穩定運行的合理爐型控制參數模型（見下頁表3）。

表3 九高爐合理爐型控制參數模型

通過高爐大修后優化爐型和操作，摸索出適合九高爐薄壁爐襯的操作模型，實現了高爐長期穩定運行，爐缸活躍，高爐風口破損明顯減少，其中2020年實現了零破損的最好記錄。

3 結語

1）降低風口小套破損，不僅可以降低材料消耗，同時也減少了無計劃休風更換小套對爐況的影響，有利于高爐長期穩定順行，提產降耗。

2）通過強化原燃料管理、提高風口冷卻水壓，加強日常噴槍管理及優化高爐操作爐型，使得爐況長期穩定運行，大大改善了風口工作環境，實現了減少風口破損的攻關目標，優化效果明顯。