提高混鐵爐爐襯壽命的技術(shù)研究與實(shí)踐

毛偉龍，姜 成，王海博

（日照鋼鐵控股集團(tuán)有限公司，山東 日照 276806）

0 引言

日照鋼鐵型材制造部煉鋼區(qū)現(xiàn)有900 t 側(cè)進(jìn)鐵混鐵爐1 座，通過(guò)混鐵爐出鐵至過(guò)跨車，把爐內(nèi)的鐵水送至轉(zhuǎn)爐吹煉，緩沖煉鐵和煉鋼轉(zhuǎn)爐之間鐵水平衡，穩(wěn)定地提供轉(zhuǎn)爐吹煉的鐵水溫度和成分，確保轉(zhuǎn)爐平穩(wěn)吹煉，為降低生產(chǎn)成本提供有力保障，為轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化吹煉提供穩(wěn)定支撐[1-2]。2 座120 t 轉(zhuǎn)爐日供鐵水120爐，優(yōu)化前，混鐵爐耐材在使用10 個(gè)月左右后，根據(jù)爐況侵蝕情況需要對(duì)渣線及出鐵道和前墻兩側(cè)夾角位置進(jìn)行一次中修，每次維護(hù)需停爐30～40 d，增加維修成本20 萬(wàn)元，大修一次需花費(fèi)300 萬(wàn)元左右，這與日照鋼鐵現(xiàn)階段追求低成本、高效益的管理模式是極不相符的。因此找出制約混鐵爐內(nèi)襯壽命的主要因素，制定針對(duì)性的措施是提高混鐵爐壽命、穩(wěn)定轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)、降低成本的可采取手段。本文通過(guò)對(duì)日照鋼鐵的900 t 混鐵爐爐襯殘磚分析及對(duì)應(yīng)日常精細(xì)化管理執(zhí)行，使得混鐵爐不經(jīng)中修壽命達(dá)到了22 個(gè)月的最好成績(jī)。

1 爐襯侵蝕位置及原因分析

1.1 混鐵爐內(nèi)襯各部位侵蝕情況

混鐵爐拆除過(guò)程中對(duì)內(nèi)襯耐材各部位殘余部分進(jìn)行跟蹤測(cè)量，繪制混鐵爐內(nèi)襯殘襯圖，如圖1 所示。進(jìn)鐵口位置下部1 500 mm 處由675 mm 侵蝕至237 mm；燒嘴側(cè)端墻由500 mm 侵蝕至178 mm；后墻托磚板下1 000 mm 的位置由675 mm 侵蝕至168 mm；進(jìn)鐵口側(cè)后墻中間部位耐材由675 mm 侵蝕至117 mm，該侵蝕部位是本爐役耐材部位最薄弱點(diǎn)位，爐底耐材未見(jiàn)明顯侵蝕跡象，其余爐體耐材侵蝕相對(duì)均勻，尤其是出鐵道兩側(cè)夾角位置。

圖1 900 t 混鐵爐爐內(nèi)襯殘襯圖

1.2 內(nèi)襯侵蝕的原因分析

混鐵爐進(jìn)鐵、出鐵時(shí)，受到鐵水和渣流的機(jī)械沖刷和重力作業(yè)；傾動(dòng)時(shí)，爐襯耐材受到較大的動(dòng)負(fù)荷作用和浮在鐵水面上的鐵渣運(yùn)動(dòng)時(shí)的機(jī)械沖刷，加劇了砌體尤其是出鐵口和后墻鐵水沖擊區(qū)的耐火磚的損毀速度；爐襯火焰調(diào)整頻繁或火焰調(diào)整不好，形成氧化焰，對(duì)爐襯內(nèi)襯造成燒損；高溫回爐鋼對(duì)耐材造成荷重軟化，加劇耐材侵蝕。

1）爐溫控制不穩(wěn)定是影響爐役壽命的主要因素之一，爐溫波動(dòng)會(huì)造成爐內(nèi)磚熱脹冷縮，出現(xiàn)磚體斷裂或墜落。

2）混鐵爐日吞吐量大，經(jīng)進(jìn)鐵與出鐵成分的大數(shù)據(jù)測(cè)算，混鐵爐的混勻系數(shù)在40%左右，進(jìn)鐵側(cè)的溫度和成分波動(dòng)引起爐內(nèi)溫度不穩(wěn)定及頻繁的機(jī)械沖刷和化學(xué)侵蝕。

3）本爐役采用鋁碳化硅材質(zhì)，其荷重軟化溫度為1 580 ℃，遠(yuǎn)高于來(lái)鐵最高溫度1 410 ℃。在混鐵爐側(cè)進(jìn)鐵時(shí)，為減少散溫不進(jìn)鐵，關(guān)閉進(jìn)鐵口擋火門，煤氣烘烤使用過(guò)程的弱氧化氣流對(duì)內(nèi)襯造成侵蝕。鋁碳化硅磚檢測(cè)項(xiàng)目的相關(guān)情況如表1 所示。

表1 鋁碳化硅磚檢測(cè)

4）高溫回爐鋼的回爐溫度一般在1 550 ℃以上，耐材荷重軟化溫度≥1 580 ℃，返入爐內(nèi)導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)鐵水渣黏，出鐵不流暢，增加了鐵水對(duì)磚襯的機(jī)械磨損，且鋼水中含一定的氧，加劇了耐材侵蝕，應(yīng)避免生產(chǎn)過(guò)程中的回爐鋼入爐。

2 內(nèi)襯侵蝕的控制措施

2.1 混鐵爐爐襯溫度和煤氣調(diào)整要求

1）混鐵爐出鐵鐵水溫度低于1 260 ℃、爐襯溫度低于1 050 ℃時(shí)，混鐵爐開(kāi)煤氣提高爐襯溫度，東西燒嘴各開(kāi)至200～300 m3/h，避免爐內(nèi)渣子結(jié)殼。爐襯溫度烘烤至1 150～1 200 ℃時(shí)，關(guān)閉混鐵爐煤氣，進(jìn)行保溫。

2）混鐵爐出鐵鐵水溫度大于1 300 ℃、爐襯溫度低于950 ℃時(shí)，開(kāi)煤氣采取升溫措施，東西兩側(cè)燒嘴各開(kāi)200 m3/h。

3）混鐵爐內(nèi)鐵水溫度高于1 340 ℃時(shí)，混鐵爐燒嘴煤氣關(guān)閉，利用鐵水溫度進(jìn)行升溫。

4）每班對(duì)混鐵爐出鐵口進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)出鐵嘴有搭橋現(xiàn)象時(shí)及時(shí)通知維護(hù)人員進(jìn)行處理，避免出鐵口積渣過(guò)多，使用煤氣化渣造成出鐵道耐材燒損。

5）混鐵爐試驗(yàn)自重回零＞10°時(shí)，混鐵爐東西燒嘴煤氣各調(diào)至350～450 m3/h，對(duì)混鐵爐內(nèi)襯掛渣進(jìn)行化渣，保持正常爐容，確保裝鐵量。

2.2 混鐵爐出鐵檔位、流速及出鐵時(shí)間控制

1）出鐵過(guò)程為1 檔—2 檔—3 檔—4 檔，逐級(jí)提檔，換檔檔位間隔3 s，同樣執(zhí)行降檔控制。

2）混鐵爐出鐵流速控制，出鐵流程遵循：小流（≤0.5 t/s）—中流（≤1 t/s）—大流（≤1.5 t/s）—中流—小流。

3）控制出鐵過(guò)程時(shí)間在4～6 min，混鐵爐出鐵遙控手柄設(shè)為四檔，出鐵過(guò)程嚴(yán)格按照逐級(jí)換擋，換擋嚴(yán)格遵守時(shí)間間隔要求進(jìn)行操作，以減緩爐內(nèi)液面劇烈晃動(dòng)對(duì)爐體內(nèi)襯的機(jī)械沖刷。

2.3 混鐵爐內(nèi)鐵水儲(chǔ)存量周期管理

混鐵爐內(nèi)鐵水存貯目標(biāo)分別按照300 t±50 t、400 t±50 t、500 t±50 t 的要求，每3 個(gè)月調(diào)整一次，確保混鐵爐內(nèi)渣線以上部位侵蝕均勻，最大限度利用砌筑耐材。

2.4 生產(chǎn)事故鋼水處理

針對(duì)生產(chǎn)過(guò)程因事故產(chǎn)生的回爐鋼，優(yōu)先組織回爐處理，大于45 t 時(shí)，按照鐵水包內(nèi)先出鐵40 t，再折入回爐鋼的方式進(jìn)行處理，避免直接回入混鐵爐造成局部溫度過(guò)高，造成耐材燒損。

2.5 混鐵爐運(yùn)行監(jiān)控

使用手持測(cè)溫槍對(duì)爐殼預(yù)設(shè)點(diǎn)位進(jìn)行測(cè)溫，尤其是對(duì)內(nèi)襯薄弱部位進(jìn)行終點(diǎn)監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)溫度異常時(shí)及時(shí)降液面觀察侵蝕情況，并進(jìn)行維護(hù)，確保混鐵爐爐役期間平穩(wěn)運(yùn)行。

3 實(shí)踐效果

1）通過(guò)煤氣管理制度優(yōu)化煤氣使用，同時(shí)不斷優(yōu)化進(jìn)出鐵制度，可節(jié)約煤氣50 m3/h，按照煤氣價(jià)格為0.1 元/m3計(jì)算，年節(jié)約成本4.38 萬(wàn)元。

2）通過(guò)穩(wěn)定進(jìn)出鐵溫度及成分控制，現(xiàn)階段爐內(nèi)溫度穩(wěn)定在1 050～1 200 ℃，混鐵爐爐役通鐵量有望達(dá)到350 萬(wàn)t 新高。

3）混鐵爐爐役期不進(jìn)行中修，可節(jié)約成本20 萬(wàn)元，后續(xù)需繼續(xù)優(yōu)化混鐵爐爐體薄弱位置耐材尺寸與耐材利用率不高的位置，為提高混鐵爐壽命，降低使用成本繼續(xù)探索。