韶鋼6號高爐爐缸整體澆注及強化冶煉實踐

鄭繼平 何勇 王彪

(1.廣東韶鋼松山股份有限公司 廣東韶關 512123；2.中鋼集團武漢安全環保研究院有限公司 武漢 430081)

0 引言

廣東韶鋼松山股份有限公司(以下簡稱韶鋼)6號爐，原高爐容積750 m3,2015年改造擴容至1 050 m3，由1個鐵口改造為2個鐵口，由于場地限制，2個鐵口夾角設計成30°分布。2017年9月爐缸側壁溫度超過高爐安全管控溫度，至2019年8月份創歷史新高，在2個鐵口中間“象腳區”第8層炭磚溫度最高，按此計算炭磚厚度僅存400 mm，已影響高爐安全生產，根據實際生產情況，韶鋼決定于2019年12月5日實施降料面停爐對爐缸進行整體修復。修復內容：包括高爐爐缸及風口區域整體修復、恢復爐缸原尺寸結構、制作鐵口泥包，同時對高爐內襯進行整體噴涂造襯，于12月30日6時16分成功點火開爐，歷時25 d。

1 爐缸修復

1.1 爐缸修復的范圍

根據停爐前生產情況，結合停爐后爐缸爐底炭磚和側壁實際損毀情況，使用高導熱澆注料對爐底炭磚和側壁環炭磚進行修復，之后使用陶瓷杯澆注料修復爐底陶瓷杯墊，澆注側壁使其恢復原有炭磚設計尺寸(原為無陶瓷杯壁設計、仍恢復爐缸直徑為φ7 700 mm)；鐵口區域同時恢復原有深度，爐缸整體澆注完畢后進行鐵后泥包整體澆注；象腳區域加厚過渡，修復爐缸陶瓷杯、風口帶。

隨后視情況進行內襯噴涂，爐腹、爐缸以及爐窯上面一段冷卻壁區域，采用某公司高爐下部爐襯研發的納米溶膠結合高檔噴注料；爐身中上部，采用具有優異抗CO性能的水泥結合低鐵高強噴主料，進行噴注造襯，恢復爐型的平滑過渡，爐缸澆注示意如圖1所示。

圖1 爐缸修復示意(單位：mm)

1.2 爐缸清理作業及澆注后的效果

(1)本次停爐采用打水降料面至風口帶的停爐方法，在經過降料面至風口帶、放殘鐵、凉爐等生產工藝流程。12月6日白班，開始制作扒渣門，拆除原有冷卻壁，建立扒渣門。12月7日白班扒渣門導料槽安裝完畢，12月7日中班22時人員開始進入爐缸進行準備作業。從現場查看，爐缸內爐料分布基本情況如下：風口下沿部分有較多環形不一樣的大塊粘結物覆蓋，風口下沿至鐵口以疏松的焦炭為主，中節夾雜少數大塊粘結物；鐵口以下部分是凝鐵。

(2)本次爐缸清理作業，首先由人工清出風口下沿以上部分的大塊粘結物，對料面進行適當找平，然后放入小型炮機，用挖掘機對排渣門處的大塊粘結物進行破碎，采用從外部使用炮機鑿穿扒渣門處炭磚，內部炮機配合鑿穿扒渣門上沿，使料面與扒渣門形成自然的坡度孔道，避免塌方傷人。通過排料槽將爐缸內爐料、疏松的焦炭排出爐外至火車皮內。小型挖掘機爐缸清料見圖2。

圖2 小型挖掘機爐缸清料

(3)爐缸清理完成后檢查發現爐缸侵蝕最嚴重的區域為2個鐵口之間的爐缸8層1扇區，熱電偶插入深度150 mm，探頭已經裸露出來。首先澆注爐底炭磚修復層高導熱澆注料，硬化后準備行腳區高導熱及殘鐵口高導熱澆注料澆注。然后是陶瓷杯墊分兩層澆注，每層厚度400 mm，每層支模設置30 mm纖維氈作為膨脹縫，纖維氈豎直貼緊陶瓷墊，高度平齊陶瓷杯墊厚度400 mm，多余部分手工去除，接著對風口區域澆注。預留指定的風口中套作為進出口，使用鋼板提前制作中套模，其余均按圖紙要求進行安裝。所有中套表面包裹厚度為20 mm的纖維棉，并使用石棉繩包裹纖維棉；風口中套前段使用封板封死；風口大套拐點需要在模具上使用三合板或者鋼板定制成斜面澆注；風口帶斜面至爐腰澆注完成，最后進行爐身整體噴涂。整改爐缸澆注過程，使用高導熱料55 t、棕剛玉澆注料290 t、爐身噴涂料120 t，爐身噴注后效果及爐缸澆注驗收圖見圖3。

圖3 爐身噴注后效果及爐缸澆注驗收圖

2 強化冶煉

2.1 優化開爐方案

根據澆注料的特性，保證澆注材料使用達到最好的效果，制定烘爐曲線，見圖4，嚴格按照烘爐曲線升溫、恒溫操作，同時在爐缸開排氣孔，保證爐缸澆注料徹底烘干水分。烘爐完成后，于2019年12月30日6時16分，高爐送風點火，開爐第二天開始噴煤和全風操作，第3天產量達3 098 t，第7天達3 677 t。從2020年1月起，6號高爐采用強化冶煉操作，高爐各項技術指標大幅度提升。6號爐開爐后各經濟技術指標見表1。

表1 2019年及2020年1—10月高爐主要經濟技術指標

圖4 烘爐曲線

2.2 優化工藝操業，強化冶煉的措施

高爐強化冶煉提高冶煉強度，最直接的方法是增強風量和鼓風的含氧量，高爐強化冶煉的途徑和方向，主要是以原料為基礎，以順行為手段。6號高爐通過對下部送風制度及上部裝料制度方面的優化，同時加強爐外管控，10個月的強化冶煉措施證明，高爐穩定順行，各項經濟技術指標全面提升。

2.2.1 合理進行上下部調節

通過風口配置調整煤氣流分布，增加鼓風動能，防范形成渣、焦凝結的死料柱，改善了爐缸部位死料柱的透氣性，以實現活躍爐缸目的。強化冶煉期間的風口布置見表2和圖5，6號爐2019年12月18日開爐風口更換計劃見表3。

表2 風口布置參數及數值

圖5 強化冶煉期間風口布置情況

表3 6號爐2019年12月18日開爐風口更換計劃

停爐澆注爐缸前，為確保爐缸側壁溫度穩定，采用發展中心的方式，盡量抑制邊緣2道煤氣流的裝料制度，礦批布料角度為41.5°、39.5°、37.5°、35°; 焦批布料角度為41.5°、39.5°、37.5°、35°、32°；爐缸澆注開爐后，礦批布料角度為42°、40°、38°、36°; 焦批布料角度為42°、40°、38°、36°、32°，在鼓風動能增加的基礎上，調整布料角度，以保證中心氣流和均勻穩定的邊緣氣流。通過上部裝料的調整，煤氣利用率提高，爐頂溫度減低，燃料比大幅度降低，平均焦比360 kg/t，較澆注前下降10 kg/t。2019年及2020年1月—10月強化冶煉參數見圖6。

圖6 6號爐強化冶煉參數變化

2.2.2 提高鐵包周轉率，加強爐外操作管理

提升冶煉強度后，鐵水運輸存在對包困難，為充分發揮鐵水 “一罐制”的優點及效能，需進一步優化鐵水運行模式，6號高爐采用模型配置5個120 t鐵包，可滿足100%的出鐵爐次需要，以提高鐵包周轉率；通過爐外操作管理，加強對鐵口的維護、打泥量的控制、烘烤鐵口時間、鐵口深度以及出鐵間隔等進行嚴格管理，提高出鐵操作水平，嚴格每爐鐵量窄幅波動，將除鐵間隔由45 min縮短至35 min，為爐內操作順行提供保障。6號高爐配包模型及產量關聯圖見圖7，6號高爐單爐產量分布見表4。

表4 6號高爐單爐產量分布

圖7 6號高爐配包模型及產量關聯

2.2.3 提高上料能力

韶鋼6號高爐由750 m3的高爐改造成現有的1 050 m3高爐，保留了原有的料車上料，料速只有6～7批/h，礦石批重最高只有32 t，導致上料能力嚴重不足。隨后利用檢修的機會對上料卷揚變頻進行調整，每車上料時間相比之前縮短了2 s，按照目前每批料2焦3礦計算，每批料節省了10 s，料速每小時最高可達7批；同時，料車容積由之前的6.5 m3改為8 m3，礦石批重由32 t增加至35.16 t。上料速度如圖8所示。

圖8 強化冶煉后每小時上料情況

3 結語

6號高爐自中修開爐以來，充分抓住高爐本體爐缸和爐型處于最佳的狀態這一優勢條件，進一步實施強化冶煉，生產高效持續不斷，日產月產節節攀高，不斷刷新日產、月產新紀錄，高爐各項技術指標取得了突破性成績，實現了指標提升，成效十分顯著。1月份，煉鐵廠6號高爐實現了月產113 828 t，打破了月產鐵歷史記錄；2020年以來，2月份平均日產3 784 t，打破了日產鐵歷史記錄；刷新了2017年創下的歷史新高；3月份產鐵114 723 t，再次刷新月產記錄；4月份平均日產鐵3 831 t，再破平均日產歷史記錄，高爐各項技術指標均取得了較好的成績。