新鋼10號高爐大修開爐快速達標達產實踐

李偉華

新 鋼10號 高 爐2009年11月10日 開 爐，于2021年11月15日停爐。生產總年限達12年，高爐每立方米容積鐵水產量達到11806t，在國內屬于較長壽高爐。本次大修開爐僅三天就實現產量6500t以上，爐況順行各技術經濟指標達標。此次開爐的快速達標達產為新鋼以后的高爐開爐提供了技術儲備。

1 大修情況簡述

煉鐵廠10號高爐設計爐容為2500m3，至今有近12年的爐齡，高爐已進入爐役后期。本次大修主要對爐缸儲鐵區碳磚進行保護性扒除后進行利舊澆注、爐腰、爐身整體噴涂造襯、爐缸部分冷卻壁更換，各段冷卻壁修補、爐喉鋼磚修復、四個上升管膨脹節更換、三個熱風出口挖補修復，熱風爐混風室盲端膨脹節更換、爐缸修復部分的熱電偶及補償導線更換等。

高爐從11月15日16：25逐漸降低高爐料面操作，此次選用停爐前改進的霧自動水系統配套設施的方法控制爐頂溫度下降，整個過程爐況波動不大，改常壓前頂壓出現過小突起現象，立即采用減風對策，控制風溫850℃～900℃，爐頂溫度調節在350℃上下。16日，7：29料面安全降到規定的風口位置，使用了約15h，消耗水總量7295t。

本體大修的主要內容：

（1）高爐殘鐵解決，此次首先用氧氣管將爐蓋切割成殘片，爐缸冷卻壁從外界拆卸、伸出、運送。再鋪平挖機進到爐膛內的安全通道，將挖機進到爐底，選中殘鐵邊沿較薄的位置，用挖機挖出來殘鐵選中位置的側邊和底邊的碳磚和生產時留下的渣鐵。第二，在渣鐵不嚴實的地方組裝電動式錘頭，電動式錘頭的頂端與殘鐵觸碰。實際操作電動式錘頭上下，直至殘鐵裂開和破裂。最終，破裂的殘鐵和殘片，用起重設備提到，運往爐外。總共用時20多天，耗時較長，不利后續工程的進行。

（2）本次停爐更換部分冷卻壁，計劃對6段錯臺及更換的冷卻壁接縫噴涂后，噴涂料過渡平緩，更換部位接縫無裸露。冷卻壁接縫用碳化硅搗打料填塞充實，計劃用量6t勾縫，噴涂料使用量263t。綜合考慮工期緊、噴涂料量較少，優化了烘爐方案。

2 開爐前準備

2.1 高爐烘爐、試漏

高爐烘爐的目的是快速的驅趕砌體內的水分。避免水分突然大量蒸發，破壞耐火砌體避免砌體因熱應力集中或晶格轉變造成損壞使熱風爐逐漸地蓄積足夠的熱量，保證高爐烘爐和開爐所需的風溫。本次10號高爐烘爐前各風口按要求安裝好烘爐導管及鐵口煤氣導出管，各系統調試正常。于2022年1月9日3：00開始送風烘爐，烘爐風量控制2000m3/min～2250m3/min，為高爐工作容積的88%～90%（10號高爐容積2500m3），爐頂3個放散閥1開2關輪換作業，烘爐共計102h，嚴格按烘爐曲線進行升溫及保溫操作，溫度偏差控制±20℃以內。烘爐過程中每4h測一次爐頂廢氣水分，13號15：56烘爐取樣濕度5%，考慮爐缸水分蒸發影響，于14日9：00結束烘爐。實際烘烤總時長150h。烘爐完畢按烘爐曲線降至規定溫度后休風。

2.2 高爐打壓試漏

高爐打壓試漏安排在高爐烘爐結束前的涼爐期間進行，按降溫曲線風溫降至冷風溫度時進行。以高爐風壓表計，分步上升150kPa—200kPa—250kPa，最高為250kPa。打壓試漏期間檢查部位：①高爐本體及系統內的所有焊縫，重點是施工熱風圍管焊縫、直管法蘭、風口各套間的結合部、冷卻設備法蘭、各進出口管封板焊縫、人孔法蘭、上升管、下降管、探尺傳動裝置法蘭；②熱風爐本體焊縫、熱風直管焊縫及法蘭密封、熱風閥、冷風閥、助燃空氣閥、燃燒閥、煙道閥、廢氣閥等閥門的嚴密性，焊縫檢查重點是施工孔焊縫；③重力除塵、煤氣清洗系統、各閥門、法蘭的嚴密性，重點是施工孔焊縫。

2.3 冷卻壁冷卻進水溫度

提高冷卻壁冷軟水進水溫度可以有效減少高爐烘爐期間帶走的熱量，讓冷卻壁的冷面溫度對爐殼間的澆注料快速固結，烘爐期間主要采取了只啟用一臺泵的冷卻水的方式，通過循環泵加熱系統的水溫，試壓水量是正常水量的1/2以下等，迅速使水溫提高到40℃以上。

2.4 開爐前料的準備工作

開爐前對開爐料的計算以及裝料方式對開爐工作具有深遠影響，直接關系到開爐進程及后續主要控制參數的選擇。本次10號高爐開爐按4段式開爐，死鐵層、爐缸、爐腹、爐腰、爐身下部2m裝凈焦；爐身下部2m以上裝2m過渡料；負荷2.5t/t正常料裝到料線3m處；負荷3.5t/t正常料裝到料線2m處。

第一段凈焦組成：干熄焦20t/批，實裝共48批；第二段過渡段組成：干熄焦20t/批，燒結礦5t/批，螢石3t/批，共7批；第三段2.5t/t負荷料：焦炭18t/批，燒結礦32.85t/批，球團10.35t/批，云浮塊1.8t/批，螢石3t/批，共19批,鐵水[Si]取2.5%，堿度0.94倍；第四段3.5t/t負荷料：焦炭13t/批，燒結礦35.1t/批，球團9t/批，云浮塊0.9t/批,螢石3t/批，共1批，鐵水[Si]取1.8%，堿度1.05倍。此次開爐預計爐渣成分為CaO：20.05%，SiO2：37.1%，Al2O3：24.43%，MgO：3.91%，CaF2：14.51%。

3 開爐操作

15日16：10開始爐前3個鐵口相繼預埋氧槍完成并點燃氧槍加熱爐缸。開爐后48h風口全開風量達到80%，后續恢復爐況達到預期目標，初期拔槍作業，熔渣流動性良好。

3.1 送風制度

此次開爐采用不堵風口操作，30個風口全部使用直徑120mm的風口小套，總進風面積為0.3391m2，點火送風風量2500m3/min，后續過程持續加風：加風時不宜過快，保證鐵料按時進入爐缸；軟熔帶在形成階段時不宜加風，可提高風溫充分加熱礦石。風量要跟實際、風速鼓風動能相匹配好，開爐前期焦炭負荷輕、礦批小的特點，鼓風動能和風速均要低于理論值，才可以維持合適的煤氣流分布。開爐后風量1h內就完成了引煤氣操作，爐況恢復進程較快，1月15日18：42開始高壓操作，19：18風量3530m3/min，19：48關閉爐頂放散改高壓操作（30kPa），16日3：29拔氧槍。高爐于8：00開始噴煤，迎接重負荷料，整體爐況較平穩，并于9：39開始富氧3000m3/h。

3.2 選擇合理料線

開爐前期選擇合理料線，其目的是避免軟熔帶形成過程中出現壓高導致懸料等異常現象。開始加料時料線為15.2m，預算整體效果理想。期間隨著持續焦炭燃燒，高爐煤氣向上運動進行傳質傳熱過程，爐內溫度場逐步穩定，高爐中下部礦石經過加熱、軟化形成軟熔帶。在料層礦石逐步下降到開始軟熔前，已經形成的軟熔帶早已形成穩定的煤氣通道，焦炭焦窗作用也起到關鍵效果。之后可通過改變礦批大小來控制軟熔帶形成的厚度、形狀，使軟熔帶形成的過程煤氣通道不受阻礙。此外，開爐前期控制料線的好處是前期爐頂頂溫較低，爐頂不需要打水，對均勻上部煤氣流沒有干擾。

3.3 裝料制度

此次10號高爐開爐料制為CCCC↓OO↓；正常料線為2.0m；裝料α控制：起步凈焦按同位角16°開始，后續根據料線深度，裝負荷料開始每兩米擴2°逐步統擴角度至28°；料線15.2m以上按測料面要求控制α角。送風后，根據測料面情況修訂裝料制度。

此次開爐之初為保障爐況順行，10號高爐采取“焦包礦”的裝料制度，增加中心與邊緣兩股氣流，控制穩定的壓差水平來恢復高爐參數。隨著風量恢復，冶煉進程加快，高爐料線提高、礦批及焦炭負荷等逐步增加，裝料制度也同步調整，分步將礦、焦平臺外移，維持礦角差6°，焦角差8°，使上部布料更為均勻合理，煤氣利用率提高至46%～47%，焦炭負荷進一步增加，1月16日基本恢復至休風前正常參數水平，1月18日礦批擴至72t/批，焦炭負荷4.7t/t左右，料線設定1.3m，維持穩定。

3.4 出鐵操作

10號高爐于1月16日10：16打開2號鐵口出第一爐鐵，爐渣成分為CaO：35.94%，SiO2：30.73%，MgO：6.76，Al2O3：21.68%，前期按噸焦耗風3400m3計算（富氧量及噴煤量較少不考慮），累計風量達322萬m3，約消耗焦炭950t時。

10號高爐此次開爐于1月18日即完成鑄造鐵轉煉鋼鐵冶煉，距開爐時間不足兩天，且實現了降硅不虧熱，確保了爐缸熱量儲備及爐體加熱，同時也能改善爐渣及鐵水流動性，使爐前出鐵更為順暢，爐況穩定性得到加強，有利于高爐快速達產達標。

3.5 熱制度調整

全爐焦比3.07t/t（含爐缸填充焦炭），開爐料堿度0.90。

（1）死鐵層到爐身下部3m裝凈焦：凈焦組成：干熄焦20t/批（爐內體積27.7m3/批），共57批。

（2）爐身下部3至以上的2至裝過渡段。過渡段組成：干熄焦20t/批，燒結礦5t/批（爐內體積2.53m3），螢石3t/批（爐內體積1.62m3），共7批。

（3）爐身下沿以上5m～3m料線裝2.5負荷料：焦炭18t/批（爐內體積24.97m3/批），燒結礦22.5t/批（爐內體積11.38m3/批），球團22.5t/批（爐內體積8.8m3/批），螢石3t/批（爐內體積1.62m3），共17批。鐵水[Si]取2.5，堿度0.90。

（4）料線3.0m到料線2.0m裝3.5負荷料（52m3）：焦炭13t/批（爐內體積18m3/批），燒結礦23.6t/批（爐內體積11.9m3/批），球團21.4t/批（爐內體積8.4m3/批），螢石3t/批（爐內體積1.62m3）。共1批。鐵水[Si]取1.8，堿度0.9。

4 快速實現達產達標基礎

10號高爐自1月15日18：00復風開爐，到1月18日高爐日產超過6500t，操作參數、指標達到休風前正常水平，高爐開爐僅第三天就實現了達產達標。

4.1 盡早引入煤氣

開爐前期，送風后壓量關系穩定，爐頂溫度＞100℃，爐頂煤氣做爆發試驗，合格后引煤氣；如不合格，每小時做一次，直至煤氣合格為止。引煤氣后初期控制壓差不超過120KPa。盡早引煤氣好處在于減少煤氣放散，引煤氣后高爐方便提頂壓，常壓轉高壓操作對爐內煤氣流的分布更合理，全壓差下降，可以促進加風作用。

4.2 計算出鐵時間

對開爐第一次出鐵時間的選擇對開爐順利進程非常重要。高爐出鐵時間是根據爐缸容鐵量、爐缸內渣鐵液面的位置精準計算得出的結果。延長第一次出鐵的開口時間，不僅可以保障爐內的鐵量和熱量充足。還可以避免出鐵過程中先見渣后見鐵現象，從而減輕爐前工清理爐渣的工作量。充足的渣鐵熱晗保證渣鐵具有良好的流動性能，使撇渣器、渣鐵溝不容易黏貼，爐前勞動強度大大減少。

4.3 視進程主動加風

開爐期風量可適當往計算上線走，特別是引煤氣，采取高壓操作后，要積極加大風量，大風量可以充分而且均勻地活躍爐缸，提高開爐前期爐缸的熱量儲備。此次開爐起始送風風量為2500m3/min，風壓120kPa，風溫900℃，在引好煤氣后高爐穩定，繼續加風，16日5：00風量加到4100m3/min，實際風速維持在230m/s左右，爐況恢復進程。16日8：00風量加至4400m3/min，爐內表現不適應，邊緣局部氣流過盛，出現連續管道行程，風量退守至3500m3/min，采取大角度壓制邊緣的料制，同時配合輕負荷過渡。16日12：00爐況穩定性改善，風量恢復至4100m3/min。16日16：30入爐風量達到4500m3/min，實現了全風作業。全風作業能保證合理的風速和鼓風動能，使初始煤氣流在徑向分布均勻，有利于軟熔帶形狀的穩定，保證爐缸中心區域的吹透。

4.4 理論計算與下料批數的雙控制

參照新鋼9號高爐開爐經驗數據，10號高爐首次出鐵時間選擇在24h，也是通過累計風量計算得到。是通過計算鐵量超過鐵口中心線后100t時的累計風量得到的，根據噸鐵耗風經驗數據，以及爐內生成鐵量應為總生產鐵量減去死鐵層計算儲鐵量，達到要求后高爐準備出鐵。

計算第1次出鐵100t時的累計耗風量為352.86萬m3，因爐前準備工作的情況，實際第一次出鐵時的累計風量達365.12萬m3。

4.5 降低鐵水含硅

快速降硅是高爐實現快速達產的一項關鍵措施，但是在降硅過程同時，應保持低硅不低熱的方針，時刻保持渣鐵有良好的流動性。本次10號高爐開爐前精心準備，模擬計算了10號高爐點火后的風量、負荷恢復進程數據。本次降硅情況整體可控，未出現爐涼事故。開爐負荷料焦比為660kg/t，爐料結構為：燒結礦+自產球團礦+云浮塊；15日送風6批料后，礦批加至35t，焦比減至600kg/t；16批料后，礦批加至37t，焦比減至580kg/t。16日10：16出第1爐鐵，[Si]3.38%；第1爐鐵后，爐料結構調整，核料堿度校正焦比降硅操作。

4.6 爐內氣流調整

開爐后爐況逐步地穩定順行。針對當前的氣流不是很穩，從20批開始調整裝制C24（4）22（4）改為C24（3）22（2）20（2）18（2）O22（3）20（3），料線3.6m調裝制C8765（2222）O87（33），16號從1批開始調整裝制C876543（222222）O87654（22222）；裝料制度優化可使爐內煤氣分布合理，改善礦石與煤氣接觸條件，減少煤氣對爐料下降的阻力，避免高爐憋風，懸料。提高煤氣利用率和礦石的間接還原度，可降低焦比，促進高爐生產穩定順行。

4.7 高爐富氧、噴吹煤粉情況

1月15日18：42高爐接完煤氣后，結合風溫、煤量盡量把理論燃燒溫度控制在2250℃～2300℃。16日8：00高爐開始噴煤，起始噴煤量25t/h，煤比達到80kg/t，9：39開始富氧3000m3/h，煤比達到100kg時富氧率增加至5000m3/h，隨著煤比增加逐步提高富氧量到10000m3/h。

4.8 提高技能水平，標準化操作

利用10號高爐大修機會對班室工長進行培訓，提高高爐工長對爐況走勢判斷的綜合能力，對現場原燃料、外圍設備變化，做到調劑到位，在操作上是早動、少動，力求減少人為因素對爐況造成波動的幅度。在班組間開展勞動競賽同時，要求工長操作要統一思想，要體現出服務高爐的精神，4個班工長操作要統一標準，實現高爐的規范化、標準化、數字化操作。

4.9 優化原燃料管理、整改槽下設備、減少粉末入爐

高爐煉鐵應當認真貫徹精料方針,這是高爐煉鐵的基礎。對高爐入爐的焦炭、燒結礦、塊礦應加強管理。為確保高爐開爐有足夠的熱晗、良好的透氣性和透液性，確保爐缸工作均勻、活躍，保障高爐順行，故開爐前配料中保證100%干焦的用焦結構。

入爐粉末直接影響到料柱透氣性，影響到高爐風量及開爐進程，還會影響到爐況的穩定順行。高爐采取降低入爐粉末量措施有：檢查和維護原燃料篩分設備，清理篩網要及時，保證篩分效果。調整給料機的開度，控制篩分速率，延長停給料機篩分時間。焦炭的篩分90kg/s～120kg/s，燒結礦篩分控制在100kg/s～150kg/s以內。同時，因聚氨酯條縫篩板不堵孔、滲水性強、篩孔錐角大、篩分效率高等特點，利用大修機會對塊礦篩板更換成聚氨酯條縫篩板，故能夠有效保證了篩分效果，減少粉末入爐。

5 結語

10號高爐開爐能快速達產達標，在操作上為以后的開爐積累了寶貴的經驗。

（1）開爐前做了充分的準備和開爐方案的論證工作，實現了開爐期間各系統運行平衡，為開爐進程發展提供了保障。

（2）鐵口預埋氧槍，提前預熱局部爐缸，保證了安全高效開爐。

（3）處理好爐況與送風制度、裝料制度、熱制度及造渣制度的關系，找準平衡點，確保爐況在開爐期間沒有大的波動。

（4）快速降硅，且保證降硅不虧熱，協調好焦炭負荷與爐溫、噴煤的關系，實現爐缸熱量儲備充足，確保爐內渣鐵流動性良好。最終實現了高爐安全開爐，快速達產達標的目的。