漢鋼2 280 m3 高爐大修開爐快速達產實踐

2024-01-07 13:44:56侯向平寇棟煒

山西冶金 2023年11期

侯向平，寇棟煒

（陜鋼集團漢中鋼鐵有限責任公司，陜西勉縣 724200）

1 漢鋼2 280 m3 高爐運行概述

漢鋼2 280 m3高爐于2012 年8 月15 日開爐投產，2017 年爐缸“象腳區”側壁溫度升高較快，采取了一定護爐措施繼續維持生產，2021 年爐缸侵蝕加劇，有燒穿的可能性，加之冷卻壁水管漏水嚴重，為消除重大安全隱患，于2021 年2 月20 日停爐進行大修。4 月18 日大修完后開始裝枕木，4 月19 日開始裝料，從4 月20 日07：58 點火送風到4 月21 日10：56第一次出鐵，高爐爐況順行，未出現難行、崩懸料等現象，實現了順利開爐；4 月29 日高爐產量達到6 769.99 t，燃料比降至517.2 kg/t，實現了快速達產達效的目的。

2 開爐配料計算

2.1 配料計算參數選擇的優化

配料計算是在開爐中起著至關重要的作用，配料計算科學合理，有利于高爐順利開爐。根據行業2 000 m3級高爐開爐實踐經驗，依據漢鋼2 280 m3高爐爐型、原燃料條件、風溫使用水平以及設備狀況等開爐工藝條件優化配料計算參數。

1）開爐料組成：焦炭+燒結礦+球團礦+高硅塊礦+溶劑。

開爐送風前裝入的爐料必須要求具有高渣量以便在爐內快速形成保護渣皮，結合漢鋼現有原燃料條件，為提高渣量和改善渣鐵流動性，配加了部分高硅塊礦和錳礦。

2）開爐方式：爐底爐缸裝枕木開爐。

因漢鋼鐵運線換下來的舊枕木較多，所以采用枕木開爐，且枕木易燃燒，送風后枕木燃燒快，爐料易于松動下降，有利于開爐爐況順行。

3）開爐料焦比：總干焦比為3.0 t/t，負荷料焦比為0.9 t/t。

開爐料總焦比選擇非常重要，選得過高，不僅費用高，還會造成高溫區上移的不良后果；選得過低會造成爐缸溫度不足，渣鐵排出困難，甚至爐缸凍結。合理的開爐負荷料焦，可以確保開爐順利，一旦開爐順利，后續負荷料加重幅度即可加大。

4）爐渣堿度R2：含凈焦堿度為0.95，不含凈焦堿度為0.97。

開爐爐渣堿度應控制在0.95～1.0，爐渣中w（MgO）為8%～12%，為保證開爐初期的渣鐵流動性，適當配加錳礦保證鐵中w（Mn）≥1.0%。

5）焦炭批重：14 000 kg/批。

結合2 280 m3高爐爐型和開爐料焦比，為了保證料柱中一定的焦層厚度，確定焦炭批重為14 000 kg/批。

6）預計生鐵成分如表1 所示。

表1 預計生鐵成分

7）元素還原率如表2 所示。

表2 元素還原率

8）爐料壓縮率如表3 所示。

表3 爐料壓縮率

2.2 原燃料性能及爐容

1）原燃料化學成分分析如表4 所示。

表4 原燃料化學成分分析表

2）焦炭工業分析如表5 所示。

表5 焦炭工業分析表

3）焦炭灰分分析如表6 所示。

表6 焦炭灰分分析表 %

4）高爐有關參數如表7 所示。

表7 高爐有關參數單位：m

5）高爐各部位裝料容積如表8 所示。

表8 高爐各部位裝料容積表單位：m3

2.3 配料計算

1）空焦組成：凈焦+白云石

白云石的熔劑有效性=42.11%-0.67%×0.95=41.47%。

由計算得空焦組成為：焦炭（濕）14 000 kg、白云石1 800 kg。

2）枕木裝到風口中心線水平下300 mm 處，然后用枕木沿爐缸圓周方向將風口支護（用騎馬釘固定好），防止裝開爐料過程中砸壞風口，爐缸中間堆積15 m3小包。

3）爐缸及爐腹裝凈焦與少部分空焦，凈焦批數16 批，空焦批數5 批。

4）爐腹凈焦后加一批溶劑料如表9 所示。

表9 爐腹凈焦后加一批溶劑料

5）爐腰裝空焦10 批。

6）爐身和爐喉裝負荷料和空焦。

根據總焦比及爐身和爐喉的填充體積計算需裝負荷料22 批，空焦25 批；A，B，C，D，E 五段負荷料與空焦批數如表10 所示。

表10 五段負荷料與空焦批數單位：批

2.4 總的計算結果及裝配料順序（見表11）

表11 漢鋼2 280 m3 高爐開爐裝配料表

綜上所述，得出總干焦比為3.0，不計凈焦渣堿為0.97，渣中w（MgO）為10.5%，渣中w（Al2O3）為17.8%。

3 開爐裝料

3.1 裝鋪底焦及枕木

漢鋼2 280 m3高爐于4 月18 日07：05 開始裝鋪底焦2C，C=14 t，因時間緊，烘高爐用的導管及頂棚約20 t 鋼材都留在爐底未運出見圖1，鋪底焦裝完后開始裝枕木（鐵運線換下來的舊枕木），枕木裝至風口中心線以下見圖2。

圖1 漢鋼2 280 m3 高爐裝鋪底焦前爐底圖

圖2 漢鋼2 280 m3 高爐爐缸裝枕木圖

3.2 裝料時布料矩陣進行動態調整

4 月19 日12：56 開始裝開爐料，并由北科億力公司進行裝料測量。在第一段凈焦裝入過程中，采用單環小角度布料；在第二段空焦裝入過程中，開始采用多環小角度布料；從第三段負荷料開始對焦炭、礦石采用分檔位、多環布料方式。隨著料線的變化，用激光掃描料面，測量料線及平臺寬度和漏斗深度，逐漸變換角位，進行動態調整，確保了高爐布料合理，為順利開爐打下良好的基礎。通過這次裝料測量及布料矩陣動態調整的實踐，初步確定了2 280 m3高爐的合理布料矩陣為

3.3 裝料測量

高爐開爐時對裝料設備的性能及布料參數進行測試是一代爐齡唯一的機會，利用它可以找到高爐自身的裝料規律，為正確建立高爐布料制度提供重要依據。2 280 m3高爐在裝開爐料時進行了裝料的實際測量，主要測定了料流落下軌跡，不同料線深度溜槽11個布料檔位角度及落點位置和料面形狀等，通過這些測量可以初步確定高爐的布料矩陣，后續布料制度的調整僅僅通過微調就完成了向正常操作制度的過渡。

3.3.1 不同料線深度溜槽11 個布料檔位落點位置（見表12）

表12 漢鋼2 280 m3 高爐不同料線深度溜槽11 檔位的落點位置數值單位：mm

3.3.2 不同料線深度溜槽11 個布料檔位角度（見表13）

表13 漢鋼2 280 m3 高爐不同料線深度溜槽11 檔位的角度值

3.3.3 料面形狀

本次裝料測試過程中，針對爐料在不同料線深度時，采用3D 激光掃描技術測試高爐爐內料面形狀變化見圖3，裝料過程中料面一直呈漏斗狀，有利于點火后將煤氣流向料柱中心引和料柱的整體松動，整體料柱自下而上始終保持了中心焦炭，并將礦石以及輔料在裝料過程中布在平臺處，實現了爐內合理的開爐料基本架構，而且在爐料均勻性來看，料面控制基本穩定。4 月20 日02：30 整個開爐料裝完，測得料線為1.41 m，從爐頂大方孔觀察料面，是一個合理的“平臺+漏斗”形狀見圖4，平臺寬約1.3 m，漏斗深約2.1 m，料面形狀較理想為順利開爐打下良好的基礎。

圖3 漢鋼2 280 m3 高爐裝開爐料料面剖面疊加效果圖

圖4 漢鋼2 280 m3 高爐開爐料裝完后的料面圖

4 開爐操作

4.1 點火送風

為保證爐缸工作的均勻及風速，此次開爐28 個風口直徑都是Φ110 mm，風口面積為0.266 m2，采用均勻堵6 個（4、8、12、17、21、25 號）風口送風，送風面積為0.209 m2，風口比率78.6%。4 月20 日07：58 開始送風，風溫為700 ℃，08：05 爐內火點著，08：25 風口全亮，初始風壓為23.5 kPa，風量為810 m3/min。09：00料線下降（1.41 m→1.52 m），開始正常放料，并逐步加風至70 kPa，風量為1 300 m3/min，17：20 爐頂煤氣成分化驗合格（φ（H2）≤3.0%，φ（O2）≤1.0%），4 月21 日00：40 爐頂溫度≥100 ℃，00：42 高爐引煤氣，引煤氣后逐步加風至175 kPa，風量為1 510 m3/min，本次開爐從點火送風到出鐵，高爐爐況順行，未出現難行、崩懸料現象。

4.2 埋氧槍法鐵口出鐵

在高爐開爐工作中鐵口的處理是一個非常重要的環節。以前采用的處理方式是在鐵口通道內安裝煤氣導出管通到高爐中心區域，在鐵口通道內分為兩節對接，鐵管與鐵口孔道之間用搗打料或澆注料密封。高爐點火送風后，在風口燃燒產生高爐煤氣，一部分下躥到爐缸，從鐵口煤氣導出管排出并用明火點燃，當鐵口排出一定渣量時，將露出爐外的那截導管拔出后用泥炮打泥堵口，等到需要出鐵時再次用開口機開鐵口出鐵。由于鐵口見渣堵口到正式開鐵口出鐵的時間比較長，鐵口通道內的炮泥過分燒結，非常堅硬，開鐵口時開口機無法鉆透，需要使用氧氣燒鐵口，整個開口過程繁瑣復雜，費時費力，因長時間打不開鐵口影響后續爐況操作進程。

此次2 280 m3高爐開爐對鐵口的處理進行了工藝優化，西鐵口按正常安裝煤氣導管，以利于從風口燃燒帶下引高溫煤氣加熱爐缸和鐵口區域，提升爐缸熱量。對第一次出鐵的東鐵口埋入氧槍，根據爐缸容鐵量計算4 月21 日10：56 開始出第一次鐵，鐵水順利從氧槍流出，此項技術在陜鋼大型高爐上多次成功使用。

4.3 實施快速降硅

快速降硅至所需水平，有利于高爐順行，并可有效降低爐前工作量，為爐前及時出凈渣鐵提供了保障，是實現高爐快速達產的重要措施。開爐負荷料焦炭負荷為2.00，點火送風后加料時焦炭負荷調到2.25，高爐引煤氣后焦炭負荷加到2.40，首次生鐵w（Si）為4.04%，產量為190.19 t，渣鐵物理熱充沛，流動性良好，出首次鐵后迅速將焦炭負荷加到2.56，隨后降硅和降燃料比有序進行，當天的第四爐鐵w（Si）降至2.3%，開爐的第2 天開始噴煤，生鐵w（Si）降至0.53%，燃料比降至574.8 kg/t；開爐的第9 天高爐產量達到6 769.99 t，燃料比降至517.2 kg/t；高爐開爐的主要參數及生產指標如表14 所示。