九鋼3 號1 780 m3 高爐開爐快速達(dá)產(chǎn)實踐

王 磊

（九江萍鋼鋼鐵有限責(zé)任公司煉鐵廠，江西 九江 332000）

1 九鋼3 號1 780 m3 高爐概況

今年3 月份以來，3 號1 780 m3高爐爐缸側(cè)壁環(huán)炭8.7 m 段局部測溫點溫度逐漸升高至466 ℃，并呈繼續(xù)上漲趨勢，如圖1 所示。為此，采取了適當(dāng)控制冶煉強度、加鈦礦護(hù)爐以及休風(fēng)堵風(fēng)口等措施，環(huán)炭高溫點溫度才回落至安全范圍內(nèi)。

圖1 九鋼3 號高爐3 月21—23 日爐缸8 700 mm 段炭磚溫度

進(jìn)入6 月份，爐缸側(cè)壁環(huán)炭7.8～9.6 m 段局部測溫點溫度呈現(xiàn)整體上升趨勢，最高達(dá)到550 ℃，并且與之對應(yīng)的爐缸第2 段冷卻壁水溫差以及爐殼外部溫度均出現(xiàn)逐漸升高趨勢（如圖2、圖3 和圖4 所示），開始威脅到高爐正常冶煉生產(chǎn)[1-2]。分別采取了控冶強、加鈦礦護(hù)爐以及休風(fēng)涼爐堵風(fēng)口等多項措施，但復(fù)風(fēng)后環(huán)炭高溫點溫度下降緩慢，甚至偶爾還會出現(xiàn)反彈，只能降低冶煉強度。受當(dāng)前鋼材市場利潤持續(xù)下降影響，3 號高爐于2022 年7 月26 日5：36停爐，進(jìn)行大修。期間，對爐缸側(cè)壁碳磚整體更換，爐缸整體支模澆筑，爐身、爐腰和爐腹等部位進(jìn)行噴涂造襯，于2022 年8 月20 日19：18 順利出鐵。開爐后恢復(fù)順利，快速達(dá)產(chǎn)，各項技術(shù)指標(biāo)提高較快，開爐第三天即達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)。

圖2 九鋼3 號高爐6 月26—27 日爐缸8 700 mm 段炭磚溫度

圖3 九鋼3 號高爐6 月26—28 日爐殼人工測量溫度

圖4 九鋼3 號高爐6 月26—27 日人工測量水溫差溫度

2 開爐前準(zhǔn)備工作

2.1 爐缸砌筑與整體澆注

高爐于7 月29 日00：00 開始進(jìn)行扒爐作業(yè)，由于時間緊、任務(wù)重、工期短，本次扒爐采取“破壞式”拆卸，8 月1 日21：00 爐缸側(cè)壁炭磚全部清理完畢。通過詳細(xì)檢查與反復(fù)確認(rèn)后，認(rèn)為爐底的4 層滿鋪炭磚完好無損。8 月6 日19：35 開始砌爐缸第5 層環(huán)形炭磚，至8 月10 日09：30，第16 層炭磚砌完，共砌12層側(cè)壁環(huán)形炭磚。砌筑期間，嚴(yán)格施工要求和工藝標(biāo)準(zhǔn)，安排專人輪流監(jiān)工，對不合格或不達(dá)標(biāo)之處要求及時整改或返工處理，嚴(yán)把施工質(zhì)量關(guān)。

爐缸整體澆注是一項重造陶瓷杯的新技術(shù)，近年來，頻繁在各大鋼企新建或新修的高爐中使用，其特點在于緊貼炭磚直接進(jìn)行支模澆注，澆注后“陶瓷杯”與炭磚形成整體結(jié)合，結(jié)構(gòu)更加緊密，而爐缸整體傳熱效率得以有效保證和提高，從而達(dá)到傳熱平衡，保護(hù)爐襯安全，延長爐缸壽命。高爐于8 月10 日17：00開始進(jìn)行爐底澆注，共澆注2 次，高度均為400 mm，爐缸側(cè)壁共進(jìn)行3 次澆注，高度分別為1 446 mm、1 554 mm 和1 800 mm，此段是整個澆注的重點區(qū)域，涉及象腳侵蝕區(qū)和鐵口工作區(qū)。風(fēng)口段共澆注2 次，每次澆注完后確保一定的養(yǎng)護(hù)期。

2.2 爐內(nèi)噴涂

3 號高爐為薄壁爐襯結(jié)構(gòu)，爐身上部為鑲磚鑄鐵冷卻壁，爐腹、爐腰和爐身中下部為銅冷卻壁結(jié)構(gòu)，其表面設(shè)計均為一層噴涂料，本次噴涂采用的是華西耐材第七代整體人工濕法噴注造襯技術(shù)，爐腹、爐腰和爐身下部高溫區(qū)采用剛玉碳化硅噴注料，爐身中上部采用剛玉莫來石噴注料。8 月14 日上午10：30，開始對爐內(nèi)內(nèi)襯進(jìn)行噴涂施工作業(yè)，為了確保噴涂料覆蓋整個冷卻壁，形成最好的操作爐型，并考慮與風(fēng)口區(qū)澆注料的平滑過渡和與爐喉鋼磚的平滑過渡，決定爐腹、爐腰和爐身下部噴涂150 mm，爐身中上部的噴涂厚度為200 mm。

2.3 熱風(fēng)爐保溫

高爐大修期間，3 座卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐按照“保證內(nèi)部蓄熱充足，拱頂溫度不低于800 ℃，硅磚界面溫度不低于650 ℃，煙道溫度不超過380 ℃”的原則進(jìn)行保溫，采取“燒爐—燜爐—返送—燜爐”基本操作方式，維持熱風(fēng)爐合適的拱頂溫度，確保開爐后熱風(fēng)爐能正常運行。

2.3 高爐烘爐

高爐烘爐的重點是爐底和爐缸，烘爐的目的是使高爐耐火材料砌體內(nèi)水分緩慢蒸發(fā)，提高砌體整體強度。同時，使整個爐體設(shè)備逐漸加熱至生產(chǎn)狀態(tài)，避免生產(chǎn)后因劇烈膨脹而損壞設(shè)備[1]。

根據(jù)1 780 m3高爐使用耐材的理化性質(zhì)和結(jié)構(gòu)特點，制訂了詳細(xì)的烘爐方案。本次烘爐時間計劃為100 h，初始風(fēng)量為1 100 m3/min，后逐漸加到3 000 m3/min，烘爐溫度控制以爐底熱電偶溫度為準(zhǔn)，以風(fēng)量為調(diào)劑手段，以爐頂溫度相制約，嚴(yán)格按照烘爐曲線進(jìn)行烘爐。于8 月15 日19：08 開始烘爐，其中：150 ℃、350 ℃各保溫10 h，600 ℃保溫32 h。8 月19 日10：00，烘爐結(jié)束，然后，開始降溫涼爐。烘爐計劃曲線和升溫速度見圖5 和表1。

表1 九鋼1 780 m3 高爐烘爐升溫速度

圖5 1 780 m3 高爐計劃烘爐曲線

2.4 打壓檢漏

通過打壓查出漏點，然后進(jìn)行補漏，檢查高爐和煤氣系統(tǒng)工況，并對整個系統(tǒng)進(jìn)行強度試驗。涼爐后，通知風(fēng)機房減風(fēng)壓至零，按試壓要求關(guān)爐頂及重力除塵器放散閥、冷風(fēng)放風(fēng)閥，關(guān)嚴(yán)上密封閥。同時，打開下密封閥、料流閥和一次均壓閥，熱風(fēng)爐各閥處于休風(fēng)狀態(tài)。打開混風(fēng)大閘與調(diào)節(jié)閥，通知風(fēng)機房送風(fēng)，先將爐頂壓力加到50 kPa，穩(wěn)定10 min 后將爐頂壓力加到100 kPa，確認(rèn)無大漏點后繼續(xù)升壓，此后每次壓力提高小于25 kPa，分4 次加到規(guī)定的200 kPa，并且每步穩(wěn)定5 min,再逐步提高壓力,提至200 kPa 后持續(xù)時間不小于1 h。查漏方法主要是涂肥皂水，發(fā)現(xiàn)漏點并及時做好標(biāo)記。查漏完畢，放風(fēng)至零，并對漏點進(jìn)行補焊處理。

2.5 爐缸填充

此次開爐采用枕木填充爐缸，送風(fēng)后枕木能迅速燃燒，有利于爐料松動下降、為爐缸提供充沛熱量、鐵口容易打開、改善下部透氣性，有利于開爐后的煤氣安全。枕木填充方法：從爐底至風(fēng)口中心線以下600 mm 按“井”字法填充，中心部位填成1.5 m 高的堆尖形狀，風(fēng)口及附近區(qū)域用斜立枕木保護(hù)。上、下層枕木采用密排，中間層采用疏排方式進(jìn)行裝填。8 月20日10：30 開始裝枕木，13：00 裝完，共裝枕木510 根。

2.6 原燃料準(zhǔn)備

開爐料由燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、塊礦、錳礦、石灰石、白云石和焦炭組成，為確保開爐順利，調(diào)用全廠最好的原燃料供高爐使用，及時安排進(jìn)料并達(dá)到規(guī)定的倉位。高爐開爐原燃料的部分理化指標(biāo)見表2、表3。

表2 九鋼3 號高爐開爐爐料主要成分

表3 九鋼3 號高爐焦炭（一級焦）質(zhì)量

2.7 送風(fēng)參數(shù)選擇

風(fēng)口布局及進(jìn)風(fēng)率是高爐開爐的重要參數(shù)。為確保開爐后爐況順行并實現(xiàn)快速達(dá)產(chǎn)，本次開爐仍采用傳統(tǒng)的堵風(fēng)口方式送風(fēng)。高爐共26 個風(fēng)口，長度為550 mm，直徑為115 mm，全風(fēng)口面積為0.270 1 m2，堵8 個風(fēng)口，分別為1、3、11、13、15、17、23 和25 號風(fēng)口，送風(fēng)面積為0.187 m2，所有風(fēng)口均采用斜5°安裝。

2.8 開爐裝料

高爐開爐的配料計算、裝料方式與爐料分布是整個開爐過程的核心，是順利開爐快速達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵，本次開爐總焦比為2.85，正常料焦比為0.8，礦批18 t，焦批8.877 t（干熄焦，水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%），料線為1.5 m，開爐原料由燒結(jié)礦65%+球團(tuán)礦33%+2%錳礦+熔劑組成（各百分?jǐn)?shù)分別為各礦石的質(zhì)量占比），總壓縮率為15%。

8 月20 日13：28 開始向爐內(nèi)裝料，爐腹以下裝凈焦，爐腹和爐腰下部裝空焦（凈焦+白云石），爐腰上部和爐身中下部裝空焦和正常料，兩者按規(guī)定的組合裝入爐內(nèi)，如表4 所示，16：00，裝料完成。

表4 九鋼3 號高爐開爐裝料表

3 開爐操作

3.1 送風(fēng)操作

本次開爐采取在裝料時向爐內(nèi)送入冷風(fēng)，可以疏松料柱，帶走裝入爐內(nèi)原燃料的水分，改善料柱透氣性，有利于開爐時爐況順行[2]。8 月20 日中班16：57開始送熱風(fēng)，冷風(fēng)壓力為65 kPa，熱風(fēng)壓力為50 kPa，冷風(fēng)流量為730 m3/min，風(fēng)溫為280 ℃。19：18，點火成功，點火風(fēng)量為800～900 m3/min，熱風(fēng)壓力為85 kPa，風(fēng)溫為450 ℃。19：35，送風(fēng)風(fēng)口全部明亮，開始逐步加風(fēng)。20：00，風(fēng)量已加至2 400 m3/min，熱風(fēng)壓力為150 kPa，風(fēng)溫為800 ℃。隨著風(fēng)量的增加，料尺開始出現(xiàn)走動，因爐頂溫度持續(xù)在40～50 ℃水平，未繼續(xù)加風(fēng)操作。隨著冶煉進(jìn)程的進(jìn)行，爐頂溫度逐漸升高，23：00，已上升至90 ℃左右水平，經(jīng)3 次煤氣成分檢測和3 次煤氣燃爆試驗確認(rèn)合格后，高爐于23：23 成功引氣。

晚班21 日00：00，熱風(fēng)壓力為253 kPa，冷風(fēng)流量為2 835 m3/min，頂溫為150 ℃，風(fēng)溫為835 ℃，壓量關(guān)系開始逐漸走緊，為確保順行，采取撤風(fēng)溫、減風(fēng)控制。01：00，熱風(fēng)壓力為221 kPa，冷風(fēng)流量為2 350 m3/min，此后，壓量關(guān)系越走越緊，熱壓出現(xiàn)爬坡后減風(fēng)控制。01：35，出現(xiàn)局部管道氣流，隨后出現(xiàn)崩料，崩料后熱壓越走越高，甚至超過了風(fēng)量曲線。02：28，采取放風(fēng)坐料，開始逐步加風(fēng)，風(fēng)壓加至200 kPa 后，壓量關(guān)系再次走緊，采取大幅撤風(fēng)溫過渡。03：00，熱風(fēng)壓力為228 kPa，冷風(fēng)流量為1 860 m3/min，風(fēng)壓越走越高，透氣性指數(shù)下降后，導(dǎo)致懸料。03：35，再次放風(fēng)坐料，隨后逐步加風(fēng)，壓量關(guān)系越走越平穩(wěn)、順暢，未再出現(xiàn)波動。根據(jù)爐況走勢逐步加風(fēng)、上負(fù)荷、擴(kuò)礦批。

3.2 出渣鐵操作

為了快速加熱爐缸鐵口區(qū)熱量，提升爐缸整體熱量水平，減少鐵口噴吹時間，此次開爐仍采用從兩邊鐵口插入氧槍的方法，以加快爐缸涼渣鐵的熔化和排出，縮短開爐冶煉進(jìn)程。送風(fēng)前2 h，在兩鐵口預(yù)埋上氧槍，并通壓縮空氣和氧氣對鐵口進(jìn)行預(yù)熱。

8 月21 日07：26，發(fā)現(xiàn)西邊鐵口氧槍自動燒出后上炮堵口。09：58，開西邊鐵口出第一次鐵，出鐵順利，因爐溫偏高，壟溝有輕微粘溝現(xiàn)象，鐵水物理熱充足，鐵量約30 t。第二次鐵渣鐵分離較好，爐渣開始沖水渣。21 日07：00 開始逐步捅風(fēng)口，22：00 開始噴煤，隨后開始富氧，隨著冶煉強度的提升，當(dāng)日風(fēng)量已逐步加至3 800 m3/min，礦批擴(kuò)至37 t，焦炭負(fù)荷上至3.55 t/t。8 月22 日03：50，捅開最后一個風(fēng)口，實現(xiàn)全開風(fēng)口作業(yè)。至此，本次高爐大修開爐基本恢復(fù)正常水平，3 號高爐主要操作參數(shù)及達(dá)產(chǎn)進(jìn)度情況如表5、表6 所示。

表5 九鋼3 號高爐主要操作參數(shù)及達(dá)產(chǎn)進(jìn)度情況

表6 九鋼3 號高爐主要操作參數(shù)及達(dá)產(chǎn)進(jìn)度

4 經(jīng)驗總結(jié)

1）快速加熱爐缸對順利開爐至關(guān)重要。當(dāng)爐缸熱量不充分時，低溫渣鐵流入爐缸后會引起爐缸凍結(jié)。采用枕木填充爐缸，可以迅速著火燃燒，爐缸升溫快、熱效率高。本次開爐全爐焦比為2.85，較高的全爐焦比為快速加熱爐缸提供了熱量保證。

2）提高料柱透氣性有利于料尺盡早活動，也利于快速增加風(fēng)量，縮短冶煉進(jìn)程。為此，本次開爐料使用的焦炭選擇粒度大小合適的一級干熄焦，燒結(jié)礦按粒度大小粒級比例進(jìn)行分級入爐。另外，裝料期間進(jìn)行冷風(fēng)吹料對改善料柱透氣性也有好處。

3）適時引氣。引氣是高爐開爐的一個非常重要環(huán)節(jié)。3 號高爐采用的是全干法布袋除塵工藝，由于采用枕木填充爐缸和快速增加風(fēng)量，確保了較高的爐頂溫度，也為干法布袋除塵投入使用創(chuàng)造了有利條件。

4）出好第一次渣鐵。開爐后的第一次鐵順利與否，是開爐的重點工作之一，關(guān)乎著開爐的成敗。為此，采取在東西兩鐵口煤氣導(dǎo)出管中埋設(shè)氧槍，送風(fēng)后通過氧槍供氧在爐內(nèi)鐵口區(qū)前端形成高溫回旋區(qū)，促使?fàn)t缸鐵口附近區(qū)域焦炭快速燃燒，提供大量熱量促使渣鐵快速熔化，為上部熔融滴落物提供下降空間，并改善渣鐵流動性，從而為第一次出鐵渣、鐵排放順暢奠定了基礎(chǔ)。

5）快速降硅。快速降硅是實現(xiàn)高爐快速達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)的一項重要措施，關(guān)鍵是在降硅的同時既要確保渣鐵充沛的熱量，又要使其具有良好的流動性，核心就是把握好降焦比的節(jié)奏。此次開爐負(fù)荷料焦比為0.8，135 批料后，礦批逐步加至32 t，焦比逐步降至0.480。21 日，首次鐵水中w（Si）為3.56%，鐵水物理熱為1 510 ℃，堿度為1.05，鐵量為120 t 左右。14 h 后，鐵水中w（Si）降至1.86%，渣鐵熱量充沛、流動性良好，基本達(dá)到了開爐要求。

5 結(jié)語

與以往幾次開爐相比，九鋼3 號高爐此次開爐在天氣熱、任務(wù)重、工期緊以及交叉作業(yè)多的不利局面下，通過合理組織安排、科學(xué)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、密切跟蹤進(jìn)度，取得了開爐的巨大成功，實現(xiàn)了停爐前的預(yù)期設(shè)想，做到了安全、順利開爐，實現(xiàn)了快速達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)。