通才煉鐵廠復制1號高爐開爐生產實踐

馬全強，劉 勇，薛紅軍

（山西建邦集團有限公司通才煉鐵廠，山西 曲沃043400）

通才1號高爐有效容積450 m3，采用優質碳磚陶瓷杯綜合爐底，頂燃式熱風爐，串罐型爐頂，全儲鐵式澆注鐵溝，14個風口。處于爐役后期，存在爐型不規整、冷卻設備漏水、煤氣流不穩定、爐溫波動大等實際問題。其中爐腰、爐腹冷卻壁漏水嚴重，依靠安裝冷卻棒和通工業水強制冷卻維持生產，不僅嚴重制約高爐強化冶煉，同時面臨較大安全隱患。

2020年3月份停爐檢修期間，共計更換5、6、7帶共35塊破損冷卻壁，同時風口帶采用華西耐材風口澆筑料進行澆筑，爐內掛網噴涂。在檢修期間，配合公司項目建設需要，對高爐冷風管道、氮氣氧氣管道、富氧平臺、水系統管網進行改造。各工藝系統緊密配合，確保檢修工作順利完成。高爐開爐點火順利與否，將關系高爐壽命、高爐經濟技術指標和經濟效益，所以必須嚴密組織，充分準備，精心操作，確保投產順利，杜絕一切人身、設備、生產事故的發生[1]。

1 開爐準備階段

1.1 烘爐操作

3月底1號高爐進入生產準備階段，通才煉鐵廠成立了1號高爐安全開爐快速達產領導指揮小組，一方面組織技術人員制定了嚴格的《1號高爐烘熱風爐引煤氣方案》《介質管網恢復方案》《1號高爐烘爐方案及安全措施》《1號高爐開爐方案》，另一方面積極組織相關人員對高爐本體重點部位的焊縫、冷卻系統，以及熱風爐、送風管道及閥門，進行全面檢查檢漏。

烘爐的目的是緩慢蒸發高爐內耐火材料砌體內的水分，提高砌體整體強度，烘爐的效果一定程度上影響開爐初期的熱量平衡。1號高爐嚴格按照烘爐曲線，烘干風口澆筑料、爐身噴涂料等水分。

山西通才工貿1#高爐澆注烘烤曲線（5天）溫度以鐵口部位插入的熱電偶為準，風口熱風溫度為輔，確保爐頂溫度不超過50℃，室溫到150℃升溫16 h，150℃保溫16 h，150℃~350℃升溫升溫12 h，350℃保溫16 h。350℃~600℃升溫12 h，600℃保溫42 h以上（見圖1）。

圖1 1號高爐烘爐曲線

高爐嚴格按烘爐曲線烘爐，烘爐初始風溫100℃，初始風量為300~500 m3/min，然后根據烘爐曲線調整風溫風量，使升溫速度和恒溫控制達到要求，烘爐曲線如圖1所示。當班操作者每30 min記錄一次烘爐數據，包括風量、風壓、風溫、爐頂溫度、氣密箱溫度、臨時測溫裝置溫度、本體磚襯溫度。烘爐過程中爐頂溫度不超350℃，氣密箱溫度不超50℃；爐頂放散閥一開一閉，每2 h輪換一次，先開后關。為了控制爐頂溫度，放散閥開度可以調節。風溫要嚴格控制，波動要小。

烘爐過程中風量、風壓的控制：根據經驗，熱風壓力控制在50 kPa上下，風量應在滿足升溫保溫的要求下偏小控制，以防頂溫上升過高，被迫降低烘爐風溫。

烘爐過程中冷卻水的調節：烘爐風口應供水1/2。隨著風溫的提高供水量逐步增加，直至全送。對冷卻壁和水冷爐底暫不供水，隨著內爐墻溫度的升高達250℃時，該區域的冷卻水可以通水，水量為設計水量的1/3，隨著內爐墻溫度全面升高，冷卻壁全面供水。烘爐前高爐爐頂氣密箱通冷卻水進行冷卻。停止送風以后，開始涼爐，爐頂放散閥處于關閉狀態，2h以后打開一個放散閥，過2h再打開一個放散閥，視情況裝料。

1.2 打壓試漏

本次試漏試壓分以下幾個階段，均在高爐烘爐結束后和冷卻壁各膨脹器、高爐壓漿結束后進行。高爐系統通風試漏、試壓和煤氣管道及箱體系統、熱風爐系統試漏、試壓分步進行，分氣密性試漏和強度性試壓兩步。

第一步：熱風爐本體系統試壓、試漏，氣密性試漏冷風壓力100 kPa，查找漏點，進行堵漏。強度性試壓130 kPa，查找漏點，進行堵漏。

第二步：高爐本體系統、重力、荒煤氣管道、布袋箱體、凈煤氣管道系統試壓、試漏，氣密性試漏100 kPa，查找漏點，進行堵漏。強度性試壓130 kPa，查找漏點，進行堵漏。

打壓試漏后，繼續烘爐，各區域處理漏點，同時將鐵口氧槍熱電偶拆除，打開末端球閥，有利于加熱烘干鐵口，為開爐做好準備。

2 高爐開爐實踐

2.1 開爐料成分

開爐料需要保證開爐后爐內充分升溫，以保證初渣鐵的溫度和流動性。合理的高爐裝料方案和高爐初始制度，是在高爐送風初期形成合理的軟熔帶保持良好爐況的基礎，也是高爐順利開爐的關鍵[2]。本次開爐采用凈焦開爐，爐缸、爐腹、爐腰1/2裝凈焦，爐腰1/2和爐身下部裝空焦，爐身中部裝過渡焦，上部裝正常料。如表1—表4為開爐料成分。

表1 原料化學成分

表2 熔劑化學成分 %

表3 焦炭成分 %

表4 原料堆組成 kg

2.2 開爐主要參數

1）正常料配比為高堿度燒結礦63%+球團37%+300 kg錳礦+550 kg蛇紋石。

2）正常料焦比為862.69kg/t；全爐焦比為3006kg/t。

3）爐渣堿度0.95，初次鐵水含硅（質量分數）3.0%。

4）鐵水含錳大于1.0%；爐料壓縮率12%。

5）鐵水預計成分見表5。

表5 鐵水預計成分 kg

6）正常料組成見表6。

表6 正常料組成 kg

每批料理論鐵量P＝3 460.09 kg；計算焦比862.69 kg/t，m（CaO）/m（SiO2）=0.95。

7）空焦組成見表7。

表7 空焦組成 kg

批料體積V=5.91 m3，計算成渣m（CaO）/m（SiO2）=0.95。

2.3 開爐操作

18點58分點火送風；堵3號、4號、7號、8號、11號、12號六個風口，八個風口送風。出鐵前按風壓操作，出完第一次鐵后，按風量操作，送風比57%。設定全爐二元堿度為0.95，空焦堿度0.95，主要是基于開爐后低物理熱的高硅鐵流動性考慮。正常料二元堿度按照0.95控制，并且根據爐溫以及生鐵水平逐步向正常堿度調整。開爐后出鐵出渣情況是否良好直接關系到高爐后續強化工作能否順利展開，所以對于爐渣成分的控制，主要采取額外加入蛇紋石和錳礦，提高鎂鋁比，改善爐渣流動性。本次開爐采用半料線點火，爐缸凈焦裝完后，休風堵風口，送風后保持冷風送風，繼續裝料，待裝完空焦后送風點火。19點20分風口全亮，初始風量680 m3/min，視頂溫情況下料；20點20分，煤氣爆發實驗合格后引煤氣。23點45分懸料，2點31分放風坐料。5點13分，根據爐內理論鐵量的計算，開氧槍氧氣，出第一次鐵，渣鐵熱量充足，流動性良好，出鐵28 min。下頁表8和下頁表9為第一爐鐵水和爐渣成分，鐵水4.88，與實際預計值基本相符，確保爐溫充沛。爐渣鎂鋁比0.65，二元堿度由于生鐵硅偏高，造成實際堿度偏高。

表8 第1爐鐵水成分%

表9 爐渣成分和堿度

表10 開風口情況

隨著出鐵的好轉，逐步開風口加風（表10為開風口情況），擴大礦批，增加焦炭負荷，根據生鐵成分和爐渣堿度，適當調整配比，做好爐溫和堿度的平衡，減少爐前勞動強度，保證渣鐵足夠的物理熱和生鐵的質量。4月1日10點21分（點火后15 h）全開風口，11點噴煤，15點10分富氧，實現了快速開爐達產。隨工作風口和風量增加，爐況順行度較好時，調整多環布料制度，使得爐料分布趨于合理，爐頂溫度曲線平穩波動，降低燃料比。

3 結論

1）設備及外圍組織保證有力，送風到全風期間沒有休慢風。開爐方案科學、合理，可操作性強，爐溫充沛，渣鐵流動性可。

2）鐵口預埋氧槍，保證安全高效開爐。開爐過程中懸料，要根據爐內渣鐵生成情況盡早坐料。

3）處理好爐渣堿度和爐溫的平衡，校核堿度時要充分考慮爐溫波動對堿度的影響。確保渣鐵流動性，減輕爐前勞動強度。

4）快速降硅，隨著出鐵好轉，快速開風口，上負荷，調整料制，恢復噴煤，降低燃料比。

此次高爐開爐前做了充分的準備和方案的論證工作，開爐過程設備運行穩定，爐前、爐內操作制度選擇合理，實現了安全開爐、快速達產的目標。