首鋼長(zhǎng)鋼九高爐減少風(fēng)口破損攻關(guān)實(shí)踐

李迎輝，王保國(guó)

（首鋼長(zhǎng)治鋼鐵集團(tuán)煉鐵廠,山西 長(zhǎng)治 046031）

長(zhǎng)治鋼鐵集團(tuán)（全文簡(jiǎn)稱長(zhǎng)鋼）煉鐵廠九高爐，高爐有效容積1 080 m3,共計(jì)20個(gè)風(fēng)口。2019年4月20日恢復(fù)性大修開(kāi)爐，采用了磚壁合一的薄壁爐襯、平坦化出鐵場(chǎng)、爐頂煤氣均壓回收、擺動(dòng)溜槽出鐵等一系列新技術(shù)。2019年高爐大修以前每年風(fēng)口破損多達(dá)20~30多個(gè)（見(jiàn)表1），造成高爐頻繁的休復(fù)風(fēng)，嚴(yán)重影響了高爐的正常生產(chǎn)組織，以及高爐技術(shù)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和順行。高爐大修后長(zhǎng)鋼煉鐵廠九高爐為了降低工藝休風(fēng)率，減少風(fēng)口破損對(duì)高爐的影響，開(kāi)展了減少風(fēng)口破損的攻關(guān)。通過(guò)兩年的攻關(guān)實(shí)踐，風(fēng)口破損大幅減少，2020年實(shí)現(xiàn)了風(fēng)口零破損的最好記錄（見(jiàn)表2）。

表1 九高爐大修前風(fēng)口破損情況表 個(gè)

表2 九高爐大修后風(fēng)口破損情況 個(gè)

九高爐大修前后風(fēng)口破損情況對(duì)比見(jiàn)圖1。

圖1 九高爐大修前后風(fēng)口破損情況對(duì)比

由圖1對(duì)比分析可知，2019年高爐大修后通過(guò)加強(qiáng)原燃料管理、提高來(lái)水壓力、優(yōu)化操作爐型管理、噴槍管理等措施，風(fēng)口破損現(xiàn)象得到抑制，2020年實(shí)現(xiàn)了風(fēng)口破損為零的良好記錄。

1 風(fēng)口破損原因分析

1.1 原燃料方面

由于考慮低成本的煉鐵因素，近年來(lái)燒結(jié)灰、燒結(jié)機(jī)頭灰、煉鋼污泥及大量低價(jià)的澳粉等大量配入燒結(jié)，使得長(zhǎng)鋼燒結(jié)礦鋅負(fù)荷超標(biāo)，燒結(jié)礦中w（Al2O3）長(zhǎng)期偏高。這帶來(lái)的后果是，入爐鋅負(fù)荷長(zhǎng)期在0.5kg/t以上，高爐渣中的鎂鋁比一直在0.5以下，渣中w（Al2O3）長(zhǎng)期在15%~16%以上。由此造成了爐缸活躍性不好，透氣透液性差，風(fēng)口二套上翹變形等問(wèn)題，并引起爐缸不活、堆積，最終導(dǎo)致風(fēng)口燒損。

1.2 冷卻水壓力不足

高爐風(fēng)口工作承受著高溫液態(tài)渣鐵的惡劣侵蝕，而且受到循環(huán)區(qū)焦炭的撞擊及落下焦炭的磨損。造成風(fēng)口小套磨損的原因很多，但最基本的磨損機(jī)理是：風(fēng)口受熱超負(fù)荷，冷卻介質(zhì)難以及時(shí)傳導(dǎo)散熱，從而導(dǎo)致風(fēng)口套溫度高于銅質(zhì)固液相反應(yīng)的700℃界限溫度；當(dāng)達(dá)到銅劇烈氧化的900℃界限溫度時(shí)，風(fēng)口很快在高溫高壓下?lián)p壞漏水。2019年高爐大修前風(fēng)口冷卻水壓較低，不足11 kg/cm2，冷卻強(qiáng)度低，冷卻效果差，造成風(fēng)口燒損較多，尤其是在高爐長(zhǎng)期休風(fēng)復(fù)風(fēng)過(guò)程中。

1.3 噴槍管理不規(guī)范

噴槍結(jié)構(gòu)不合理，如噴槍與風(fēng)口中心線夾角過(guò)大、噴槍插入深度過(guò)深時(shí)，煤粉離開(kāi)噴槍后會(huì)改變運(yùn)行軌跡的始點(diǎn)而靠近直吹管或風(fēng)口內(nèi)壁，使得在運(yùn)行過(guò)程中極易與風(fēng)口內(nèi)壁發(fā)生碰撞，從而造成風(fēng)口破損。當(dāng)分配器壓力與高爐風(fēng)壓之間的差值過(guò)大、煤粉濃度又較小時(shí)，則會(huì)造成煤粉流速過(guò)高，煤粉離開(kāi)噴槍后改變運(yùn)行軌跡時(shí)間長(zhǎng)，易與風(fēng)口壁相碰撞，使風(fēng)口破損。

1.4 爐型不合理

高爐大修前，九高爐爐型為厚壁爐襯且高爐上部有2.5 m的無(wú)冷區(qū)，經(jīng)過(guò)高爐多年強(qiáng)化冶煉后無(wú)冷區(qū)爐襯侵蝕嚴(yán)重，導(dǎo)致整個(gè)高爐內(nèi)型不平滑，煤氣流分布不均，煤氣流不好控制，易使邊緣氣流發(fā)展造成渣皮不穩(wěn)定，導(dǎo)致渣皮頻繁脫落，落到風(fēng)口上部斷面，進(jìn)而引起風(fēng)口上部燒損。

2 采取的應(yīng)對(duì)措施

2.1 加強(qiáng)原燃料管理

發(fā)揮鐵前配礦一體化優(yōu)勢(shì)，嚴(yán)格控制高爐除塵灰、燒結(jié)機(jī)頭灰、煉鋼污泥及非主流礦粉的配入，制定有害元素控制標(biāo)準(zhǔn)。保證燒結(jié)礦中w（Zn）小于0.03%；入爐鋅負(fù)荷小于0.45 kg/t時(shí)及時(shí)停配煉鋼污泥、除塵灰等高鋅雜料；高爐布袋灰w（Zn）高于5%時(shí)外排堆放，不再配入燒結(jié)。嚴(yán)格控制燒結(jié)礦中的w（Al2O3）小于2.3%，w（MgO）2.0%~2.2%，保證高爐渣相中m（Mg）/m（Al）比大于0.5%，渣中w（Al2O3）小于15%等。

2.2 提高冷卻水壓力

提高風(fēng)口小套高壓工業(yè)水壓力，強(qiáng)化風(fēng)口前端換熱，減少風(fēng)口燒損幾率。2019年利用九高爐恢復(fù)性大修機(jī)會(huì)，高爐高壓工業(yè)水壓力由大修前的11.5kg/cm2提高至14.5 kg/cm2，風(fēng)口小套平均水溫差由大修前的6~8℃降至4~6℃。冷卻水壓力的提高，強(qiáng)化了冷卻效果，改善了風(fēng)口小套工作環(huán)境，風(fēng)口燒損率明顯下降。

2.3 加強(qiáng)噴槍管理

高爐大修后，安裝了風(fēng)口工作在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。對(duì)風(fēng)口的工作情況及煤粉的在線噴吹實(shí)施24小時(shí)不間斷的監(jiān)測(cè)；同時(shí)高爐作業(yè)區(qū)針對(duì)噴槍磨漏風(fēng)口的問(wèn)題制定了噴槍管理制度；加強(qiáng)對(duì)風(fēng)口噴煤槍的巡檢，及時(shí)調(diào)整煤槍位置、疏通煤槍和更換煤槍；制定了插槍深度和角度，始終保證噴煤煤流在風(fēng)口中心線位置[1]。值班工長(zhǎng)根據(jù)風(fēng)口在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)噴吹煤粉情況，及時(shí)通知配管工調(diào)整噴槍、疏通噴槍或及時(shí)更換噴槍等。通過(guò)上述措施的實(shí)施基本杜絕了煤粉射流對(duì)風(fēng)口的沖刷所造成的風(fēng)口小套磨損。

2.4 優(yōu)化爐型和日常操作

高爐大修以后采用了全覆蓋磚壁一體化薄壁爐襯技術(shù)，取消了爐身上部的無(wú)冷區(qū)，規(guī)整了高爐爐型。薄壁爐襯的高爐爐型設(shè)計(jì)基本利用的是高爐操作爐型和“自保護(hù)”理念，吸取了其他同級(jí)別爐型的操作經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合長(zhǎng)鋼自己原燃料情況，制定和摸索出了適合九高爐特點(diǎn)的操作制度。

裝料制度逐步摸索開(kāi)發(fā)出適合九高爐情況的“發(fā)展中心氣流為主，適當(dāng)兼顧邊緣氣流為輔”的煤氣流控制技術(shù)。高爐操作上堅(jiān)持“以下部調(diào)劑為主，上部調(diào)劑為輔”的上下部調(diào)劑相結(jié)合原則，做到“上穩(wěn)下活”[2]。

造渣制度上密切關(guān)注渣中的鎂鋁比及渣中的w（Al2O3），保證m（Mg）/m（Al）比始終在0.5以上，渣中w（Al2O3）低于15%，確保爐渣的流動(dòng)性。發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常及時(shí)查明原因，調(diào)整燒結(jié)配礦，減少或停止燒結(jié)機(jī)頭灰、高爐除塵灰等配入。

熱制度是高爐穩(wěn)定順行的保證。為保證充足的爐溫，減少爐溫波動(dòng)對(duì)爐況的影響，要求鐵水物理熱控制≥1 480℃，w（Si）控制在0.3%~0.55%。

大修后經(jīng)過(guò)日常操作制度的不斷摸索和創(chuàng)新，制定出臺(tái)了九高爐爐況穩(wěn)定運(yùn)行的合理爐型控制參數(shù)模型（見(jiàn)下頁(yè)表3）。

表3 九高爐合理爐型控制參數(shù)模型

通過(guò)高爐大修后優(yōu)化爐型和操作，摸索出適合九高爐薄壁爐襯的操作模型，實(shí)現(xiàn)了高爐長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，爐缸活躍，高爐風(fēng)口破損明顯減少，其中2020年實(shí)現(xiàn)了零破損的最好記錄。

3 結(jié)語(yǔ)

1）降低風(fēng)口小套破損，不僅可以降低材料消耗，同時(shí)也減少了無(wú)計(jì)劃休風(fēng)更換小套對(duì)爐況的影響，有利于高爐長(zhǎng)期穩(wěn)定順行，提產(chǎn)降耗。

2）通過(guò)強(qiáng)化原燃料管理、提高風(fēng)口冷卻水壓，加強(qiáng)日常噴槍管理及優(yōu)化高爐操作爐型，使得爐況長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，大大改善了風(fēng)口工作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了減少風(fēng)口破損的攻關(guān)目標(biāo)，優(yōu)化效果明顯。