5 100 m3高爐倒場出鐵新技術應用

王在豐

（山東鋼鐵集團日照有限公司，山東日照276800）

1 前 言

山東鋼鐵集團日照有限公司煉鐵廠建設2 座5 100 m3高爐，分別于2017年12月和2019年4月投產。高爐設有4 個鐵口，采用雙矩形出鐵場，兩出鐵場對稱布置，每個出鐵場設有兩個鐵口，鐵口間夾角81°。高爐出鐵模式先后采用了雙鐵口出鐵模式和3鐵口出鐵模式，目前采用3鐵口出鐵模式，即3 個鐵口輪流連續出鐵，1 個鐵口休止進行渣鐵溝的修理作業，并根據主溝的通鐵量和通鐵時間進行定期倒場。倒場期間鐵口工作狀態差，不能及時出凈渣鐵，爐缸內液態渣鐵面升高后惡化料柱的透氣性，阻礙正常的煤氣分布，引起風壓升高，高爐不得不通過減風減氧來降低渣鐵生成速度進行緩解，處理不當還會造成頂壓冒尖、懸料，引起爐況惡化，風口燒壞。鑒于以上情況，提出倒場出鐵新技術的攻關，提高倒場期間的鐵口工作狀態，活躍爐缸，穩定爐況。

2 出鐵新技術應用

2.1 技術背景

高爐開爐初期，倒場期間新鐵口投用時，為保證撇渣器的安全，鐵口打開時要求先來鐵，后來渣。為實現提高高爐爐缸儲鐵量，簡單地采用間隔出鐵來實現，導致新鐵口投用后爐缸儲鐵量明顯上升，影響高爐的順行狀態。新鐵口投用時，泥包經過長期沖刷變小，造成鐵口深度不足，打泥量控制不合適導致鐵口深度增加過快，出現斷鐵口和鐵口通道漏鐵的情況，影響渣鐵排放。為改善倒場期間的鐵口的工作狀態，從以下幾個方面開展工作：1）通過爐缸儲鐵量變化規律和爐前出鐵數據的研究，準確找準開口時間，既實現新鐵口打開后先來鐵后來渣，又能保障爐缸儲鐵量的穩定。2）研究鐵口泥包的生長規律，根據鐵口深度控制打泥量，合理控制新鐵口的深度穩定增長，以保證出鐵均勻順暢。3）制定出鐵管理制度，規范爐前操作，減少四班爐前操作的差異化，實現標準化作業，穩定爐前出鐵作業。

2.2 開口時間的選擇

為不影響高爐出鐵，實現無波動出鐵，首先對高爐的爐缸儲鐵量進行分析，出鐵期間隨時間推移爐缸儲鐵量的變化趨勢如圖1所示。

圖1 隨出鐵時間推移爐缸儲鐵量的變化趨勢

從圖1可看出，爐缸儲鐵量隨出鐵時間的推移而不斷變化，只要選擇好出鐵時機，在爐缸儲鐵量處于高位時打開鐵口，就能實現先來鐵，后來渣。而通過分析發現鐵口出鐵過程中，速度從3 t/min到9 t/min不斷變化。當出鐵速度小于鐵水的生成速度時，爐缸儲鐵量上升；當出鐵速度大于鐵水的生成速度時，爐缸儲鐵量下降。鐵水生成速度可由下式計算：出鐵速度=高爐日產量÷1 440=7.8 t/min。

2#5 100 m3高爐的出鐵情況記錄如表1所示。

從表1數據分析，出鐵速度低于鐵水生成速度的時間如圖2所示。

從圖2可以看出，出鐵速度低于鐵水生成速度的時間為60 min 左右，平均為62.9 min，即2#5 100 m3高爐在正常的出鐵過程中，鐵口打開60 min左右時，爐缸儲鐵量最高，因此在新鐵口投用時，鐵次間隔選擇60 min。在得出上述結果后，在倒場期間應用。在老鐵口放鐵60 min時打開新投用鐵口，效果良好。打開鐵口后先開鐵，后來渣，且出鐵節奏穩定，爐缸儲鐵量保持正常的水平，倒場出鐵對爐況的影響明顯降低。

表1 2#5 100 m3高爐出鐵情況記錄

圖2 鐵速低于鐵水生成速度時間的散點

2.3 鐵口深度的管理

新鐵口投用時，鐵口深度較淺。鐵口越淺，鐵口深入爐缸的位置越高，爐缸下部位置的渣鐵無法排出，不利于渣鐵的排放。通過長期的經驗積累，發現新鐵口一次打泥量不能過多，因為鐵口只能逐漸恢復到正常水平，一次打泥較多，鐵口泥包增長的較多，且鐵口泥包并不牢固，容易發生斷裂，造成鐵口難開，渣鐵不能順暢排出，影響鐵口深度的穩定增長。制定鐵口深度控制措施。

1）新鐵口投用前2 h，提前打開鐵口，打開后直接堵上，置換炮泥，補充長期不使用沖刷掉的泥包，打泥量按最大打泥量的50%～60%進行控制。

2）鐵口投入初期，深度＜3.2 m時，打泥量按最大打泥量的60%～70%進行控制。少量打入的炮泥由于受到舊泥包的保護，在鐵口內部能夠得到很好的炮泥填充，下次堵口時，又作為舊炮泥來保護新打入的炮泥，使新炮泥得以很好地燒結。如此反復，鐵口處的泥包逐漸長大，鐵口深度也得以上漲。

3）當鐵口深度逐步上漲到3.6 m 左右時，將泥包打入量提高到80%。有了初始泥包作為基礎后，需要進一步上漲鐵口深度時，適當地增加打泥量，有利于泥包進一步長大。

4）當鐵口深度達到3.8 m 左右時，此時鐵口處的泥包已基本形成，鐵口深度也接近恢復到了正常狀態，恢復到正常打泥量，使鐵口深度維持到3.9 m左右的正常水平。在鐵口較深時也不允許一次性大幅度減少打泥量，每次減泥量≯50 kg，防止鐵口深度大幅度波動對爐前作業和高爐長壽造成影響。

5）維護好鐵口泥套。鐵口泥套是用特制的泥套泥利用泥炮的壓炮裝置壓制而成的，只有泥套完整才能保證堵口時泥炮頭與泥套嚴密吻合，使炮泥順利打進鐵口。為了保證泥套的完整和堵口時不因泥套吹掃不干凈而冒泥，在出鐵過程中要對鐵口泥套進行日常維護。除了不斷清除鐵口兩邊的掛渣外，出鐵過程中還需對泥套面及周圍用氧氣吹掃2～3 次，堵口前再次吹掃干凈，保證堵口時泥套面光滑完整。生產中鐵口泥套維護是將氧氣在鐵流的某一個部位讓鐵水澆在泥套面或鐵口周圍需要吹掃的部位，直至將鐵口泥套面上的掛渣及泥套面高出的部分吹掃干凈為止。當發生下列情況時，必須進行重新做鐵口泥套：堵口過程中，連續兩爐發生冒泥現象；泥套深度＞200 mm以上；泥套面狀態不佳可能會導致堵口冒泥時；鐵口泥套表面不平或被壓崩時［1］。

2.4 出鐵制度和標準化作業

通過長期的經驗積累，強化對特大型高爐爐缸工作的認識，制定出鐵制度，并形成標準化操作條例，統一爐前四班的操作，實現爐前出鐵的穩定。

1）穩定出鐵時間。出鐵采用重疊出鐵模式，鐵次間隔110～120 min，出鐵時間控制在120～160 min，鉆頭尺寸根據鐵口工作情況和高爐爐況靈活掌握。

2）重疊出鐵的要求。正常情況下要求每爐重疊出鐵時間為20～30 min；從上爐堵口計算，鐵口30 min 沒有下渣且預計會延后時，立即組織雙開；當爐虧鐵＞100 t 或累計虧鐵＞150 t 時，延長重疊時間；連續兩爐出現虧鐵時，延長重疊時間。

3）精心維護鐵口，保證鐵口泥套完整和表面平整，堵口前吹掃干凈渣鐵。根據鐵口深度和高爐冶煉情況控制并穩定打泥量，保證鐵口深度3.8～4.0 m。

3 實施效果

倒場出鐵新技術在山鋼日鋼2#5 100 m3高爐應用后，取得了顯著的效果。原來倒場期間出鐵對高爐影響為2～5 d，應用倒場出鐵新技術后倒場對高爐的影響為1～2 d，倒場期間鐵口深度得到穩定的控制，虧渣鐵情況得到明顯改善，高爐穩定性增強，對原燃料等外部條件波動的適應性增加，實現了高爐的長期穩定順行。