鞍鋼2580 m3高爐大修開爐達產實踐

姜慶喜，范振夫，劉和，田景長，孟凡雙

（鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠，遼寧鞍山114021）

鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠4號高爐（2580 m3）第1代爐役始于2006年12月2日，2015年6月15日停產大修，一代爐役8年6個月，生產生鐵1 628.74萬t，單位爐容產鐵量6 312.9 t/m3。高爐生產后期爐缸溫度 （熱電偶顯示）頻繁升高、冷卻壁熱流強度高，存在安全隱患，長期堵風口，不能全風作業，需要長期護爐生產。經過68天的大修，第2代爐役開始。通過開爐前的精心準備，制定科學的開爐方案，于2015年8月22日00：58點火送風，8月22日21：00頂壓提至 121 kPa，至此爐況達到基本正常，8月23日21：55時開始噴煤，24日12：20開始富氧，開爐順利結束。由于準確選擇了開爐參數，配料及裝入順序合理，高爐快速達產達效。

1 開爐前準備

開爐方案是高爐開爐過程的實施依據。開爐前，鞍鋼煉鐵廠編寫了 《煉鐵廠4號高爐開爐方案》，方案包括高爐烘爐、系統試漏、試壓查漏、開爐配料計算、裝爐準備、開爐操作及安全規定等內容。科學、合理的開爐方案，為4號高爐的順利開爐、快速達產奠定了基礎。

1.1 高爐烘爐

高爐烘爐工作直接影響高爐的一代壽命及后續生產。為了保證高爐各部位耐火材料砌體內水分的緩慢蒸發，提高砌體的整體強度，使整個爐體設備逐漸加熱升溫至生產狀態，4號高爐使用熱風對高爐進行烘烤升溫。以風溫升溫為依據，以風量調劑為手段，以爐頂溫度為制約，嚴格按烘爐曲線對高爐進行烘烤升溫。8月15目17：17開始烘爐，8月20日5：00結束。嚴格控制烘爐進程，換爐風溫波動不大于20℃。開始烘爐風溫為130℃，以20℃/h的速度升至300℃，恒溫16 h；再以25℃/h的速度升至400℃，恒溫70 h；接著以25℃/h的速度降至150℃以下，烘爐結束，烘爐共計108 h。烘爐曲線如圖1所示。整個烘爐過程，在保證爐頂溫度不超標的前提下，盡量使用較大風量；如果爐頂溫度超標，則適當降低風溫30～50℃。高爐休風后打開風口大蓋進行自然冷卻，爐頂放散閥全開。

圖1 高爐烘爐曲線

1.2 試壓查漏

主體工程完成后的試壓、查漏工作非常重要。用鼓風機對高爐、布袋除塵系統進行整體試壓，爐頂最高壓力達到249 kPa，對發現的漏點進行標記補焊。通過試壓、查漏工作，確保了高爐開爐以后，爐體周圍的工作環境是安全的。8月20日10：00對高爐進行試壓，計劃頂壓達到250 kPa，10：47頂壓130 kPa，持續130 min后，13：10頂壓升至200 kPa，保壓 41 min，13：51 頂壓升至 225 kPa，在升壓過程中連續進行了檢漏，14：00頂壓升至249 kPa，14：02 開始減風降壓，14：25 頂壓降至100 kPa， 小蓋全開，14：31 放散全開，14：35 休風試壓完畢。

2 開爐配料計算

2.1 高爐枕木填充方案

高爐開爐需進行爐缸枕木填充作業，填充料形成的空隙有利于高溫煤氣、渣鐵通過，加快爐缸加熱升溫進程。爐缸中心枕木所堆砌的堆包有利于高爐中心氣流通過，促進合理軟融帶的形成。風口部位的枕木能夠保護風口，防止風口砸壞，有利于高爐初期送風。為強制加熱高爐爐缸，在高爐開爐時需裝設爐缸吹風管和鐵口煤氣導出管。因此，需裝填爐缸墊底焦以覆蓋保護爐缸吹風管。本次開爐爐缸采用凈焦和枕木進行填充。爐缸底部凈焦填100 t、枕木填充至風口下沿0.3 m處。

在枕木填充前需測算爐缸容積，推算枕木量。目前枕木填充有兩種方法：一是井字排列法，枕木由人員入爐按順序逐根排列，該法爐缸填充率低（35%～40%），爐缸透氣性好；另一方法是散裝法，枕木通過輥道裝入，該法填充率高（48%～52%）。為減輕作業強度，縮短作業時間，本次爐缸枕木填充采用散裝法[3]。

填充枕木容積及數量的確定步驟：

死鐵層裝枕木容積：7.6 m3

鐵口中心線（標高9 800 mm）至風口中心線（標高13 300 mm）下沿0.3 m處枕木填充容積：325.9 m3

需填充枕木的總容積：325.9+7.6=333.6 m3使用標準枕木，每根體積：2.5(長)×0.21(寬)×0.155(高)=0.081 4 m3

填充枕木數量：333.6/0.081 4×0.5=2049 根，取2050根。

2.2 開爐填充料

開爐填充礦石采用東燒+自產球+錳礦+石灰石+硅石+菱鎂石，焦炭選擇質量較好的化工自產干熄焦，原料化學成分見表1。各種原燃料堆比重確定為焦炭 0.45 t/m3、燒結礦 1.85 t/m3、球團2.05 t/m3、錳礦2.2 t/m3。燒結礦轉鼓≥77%、焦炭灰分≤12.5%M40≥84.5%,M10≤7.0%。要求開爐填充料符合質量標準[3]，確保開爐順利完成。

表1 各種原燃料化學成分（質量分數） %

2.3 開爐配料計算

本次大修開爐變料按照焦比3.8 t/t、渣比1.1 t/t、終渣堿度0.95計算[1]，設定生鐵成份如表2所示。從結果看，第一次鐵流動性良好，物理熱充足，鐵水溫度達1422℃，實現爐前第一次鐵順利走砂口，達到渣鐵分離的目地，完全符合預期目標。

表2 開爐設定的鐵水成分（質量分數） %

3 開爐操作

3.1 開爐送風

高爐于8月22日0：58點火送風，4號高爐共30個風口，送風前不堵風口，開爐風口采用Φ120㎜×15+Φ110㎜×15，全風口送風面積0.312 m2。開爐送風恢復基于“大風量、快出鐵”的原則，以循序漸進的方式提高風量風壓。送風5 h后出現第一次風壓風量不對稱的情況，減少風量穩定后好轉；至16:00出現第二次風壓風量不對稱的情況，料尺偏行，放風后消除，逐步回風恢復；至21:00頂壓升至121 kPa，風壓263 kPa，初期復風工作基本完成。送風初期各項參數如表3所示。

表3 4號高爐送風恢復操作參數

3.2 出鐵出渣情況

爐前工作的好壞，決定高爐能否及時排凈渣鐵，是高爐成功開爐的關鍵。針對開爐的特殊性，加大爐前管理，保證爐前渣鐵溝具備出鐵條件，待各種工具準備齊全，相關材料準備充足后，爐前開始堵鐵口。根據風溫、風量等實際情況合理控制鐵口打泥量，保證鐵口工作狀態良好；爐前崗位人員按要求及時打開鐵口、排凈渣鐵，促進成功開爐。此外，人員配置上安排兩組人員，一組負責出鐵，一組負責清理渣鐵，反復作業，直至爐況恢復。8月22日 13:25開4#鐵口，13:55開 1#鐵口見煤氣，14:35開3#鐵口見渣鐵，16：50打開3#鐵口，鐵量約300 t左右，渣量130 t，至此4號高爐順利開爐。

3.3 開爐初期制度調整

3.3.1 熱制度

開爐初期，快速降硅是實現高爐快速達產的重要措施，有利于爐況發展，但在降硅的同時要保證渣鐵流動性。開爐降硅趨勢如圖2所示。

圖2 開爐降硅趨勢圖

3.3.2 送風制度

開爐后在增加風量的同時，風口保持風速在220 m／s左右，維持足夠的鼓風動能，并適時提高頂壓，控制壓差，以穩定順行[2]。

3.3.3 裝料制度

3.3.4 造渣制度

開爐初期二元堿度按0.9～1.0配料并配加錳礦，保證渣鐵分離和爐渣流動性，有利于爐況順行。隨著爐況進一步發展，再逐步調整配比，保持渣堿度在1.0～1.1范圍。

3.4 強化冶煉

4號高爐整個開爐過程順行良好，各種技術操作參數的選定符合實際，爐前、爐內操作穩妥有序，爐況恢復進度合理、高效。開爐第二天（8月23日）開始噴煤，第3天（8月24日）各項指標達產達效。8月24日生鐵產量達到5 700 t，利用系數2.209 t／(m3·d)，生產保持相對平穩。 9 月通過進一步改善原燃料質量，優化高爐上下部操作制度、實施低硅冶煉等強化冶煉措施，經濟指標顯著改善。

4 結語

（1）4號高爐開爐順利，達產速度快，主要得益于科學合理的開爐方案和開爐前嚴謹的準備工作。特別是高爐烘爐、試壓查漏、原燃料質量等方面，都為順利開爐提供了保證。

（2）開爐參數的準確選擇，合理的配料及裝入順序，是開爐后迅速達產的重要保障。全開風口送風，送風面積達到0.312 m2，配合快速上風，有利于形成合理的操作爐型，且不用休風捅風口，減少爐外工作量及波動因素，加快開爐進程。

（3）開爐變料采用高焦比、高渣比、低堿度的原則，開爐料中配加菱鎂石、錳礦、石灰石等雜礦，實現增加渣量、改善渣鐵流動性的目的，為第一次鐵順利走砂口提供了保障。此次變料方法可以固化為鞍鋼2580 m3高爐的開爐變料方法。

（4）開爐成功后，優化高爐操作，及時調整參數，合理控制爐渣堿度、物理溫度、鐵水硅含量，有利于改善渣鐵滲透性，爐缸活躍，為高爐快速達產創造了有利條件。