爐前精細化管理生產實踐

張永平，張文政

（天津市新天鋼聯合特鋼有限公司）

0 引言

隨著高爐強化冶煉技術的發展，高爐利用系數都在逐步提高，鐵水產量不斷增加。為了確保高爐出凈渣鐵，爐前出鐵次數不斷增加、出鐵時間明顯縮短，導致開、堵鐵口用炮泥、鋼釬等生產物資消耗增加。

本文介紹了天鋼聯合特鋼公司（后稱聯合特鋼）高爐出鐵場現狀，分析了目前其存在的問題，以此確定了爐前精細化管理的攻關任務和目標。為改善高爐出鐵狀況，提出了高爐合理出鐵次數的確定，鐵口深度的選擇，爐前設備管理維護，炮泥質量控制，泥套選擇等改進措施。措施實施后，爐前出鐵情況明顯好轉，達到了預期的效果。

1 爐前出鐵現狀分析

目前聯合特鋼爐前出鐵的主要問題是，在出鐵情況不好或想提高鐵水產量時，只是單純增加出鐵次數，不考慮其它因素。實際上出鐵次數增加，會造成出鐵時間縮短，只是尋求了心理安慰，結果得不償失。單純增加出鐵次數會引發高爐出鐵的一系列問題：

（1）為追求鐵次，關注重點只是鐵口好不好開，甚至是放棄了對炮泥質量的要求。現場存在為追求鐵口好開，降低了炮泥強度，而不去提高開口機能力的傾向。

（2）出鐵頻次的增加，降低了炮泥的燒結時間，潮鐵口出鐵幾率大幅增加，使炮泥的抗渣性進一步降低。

（3）出鐵次數越多，炮泥抗渣性越差，爐內渣鐵總是處于出不凈狀態，實際上減小了爐缸有效工作容積，完全與理想狀態的“空爐缸”操作相背離。

（4）維持同樣的鐵口深度打泥量差異較大，造成鐵口維護困難，增加了爐前操作難。

（5）增加出鐵次數，提高了爐前開、堵鐵口設備操作頻次，而爐前開、堵鐵口設備笨重、慣性大，增加出鐵次數加重了爐前設備操作負荷和損壞進程，同時也加重了鐵口區域的損壞進程。

2 改善爐前出鐵的措施

2.1 合理出鐵次數的確定

高爐的出鐵次數取決于高爐的安全容鐵量和出鐵速度。高爐合理的安全容鐵量和出鐵速度是保障高爐合理出鐵次數的前提。

圖2為L2線高密度電法剖面分析可知：電阻率大致均勻分布，物性層位清晰，有一定規律，能夠反映壩區基巖內部情況及破碎、巖溶發育情況。表層覆蓋層黃土、碎石、角礫土和下伏強風化基巖，電阻率阻值較低，下部巖石完整，在剖面圖上表現為高阻。點號220～330位置埋深10～30 m處視電阻率曲線變化劇烈，且呈“U”型低阻異常，推測在該處巖石較破碎。在點號460～600位置埋深10～40 m阻值較低，推測該處裂隙發育，巖石破碎。

2.1.1 高爐安全容鐵量的優化控制

高爐的安全容鐵量受爐缸尺寸和爐內死焦堆的大小制約，高爐爐缸尺寸隨著高爐的建成是固定的，所以高爐的安全容鐵量取決于爐內死焦堆的大小，當爐內死焦堆變大時，高爐的安全容鐵量將會變小，從而需要出鐵次數的增加，因此首先需要控制爐缸死焦堆的體積。

2.1.2 高爐出鐵速度的優化控制

出鐵速度是控制出鐵次數的有效手段，同時受炮泥質量和鉆頭尺寸的影響，因此要加強炮泥質量監控，定期化驗炮泥的成分，保證炮泥的耐沖刷和抗侵蝕強度。

為了保證爐缸及時出凈渣鐵，實際生產中應控制出鐵速度略大于渣鐵生成速度，壓縮出鐵間隔，達到合理的出鐵次數。鉆頭的尺寸大小直接決定了鐵水孔道的大小，鐵水孔道一般選擇分段喇叭狀。出鐵口最初的孔徑是通過開口機鉆頭直徑的改變來控制的，但由于出鐵過程中，鐵口直徑因鐵水的沖刷不斷增大，最初應開多大直徑的鐵口，應綜合鐵口的擴徑速度來確定，一般鉆頭直徑變化為Φ40 mm～60 mm。適宜的出鐵口孔徑應能保證高爐爐缸內積存鐵水和熔渣的生成速度與通過出鐵口排出速度相吻合，這樣可延長每次出鐵時間[1]。鐵口通道前期較小，出鐵速度較慢，隨著出鐵時間推移，鐵口通道受鐵水和熔渣的沖刷不斷加大，這時出鐵速度不斷加大，當出鐵速度大于鐵水的生成速度時，爐缸儲鐵量不斷下降。

2.2 合理鐵口深度的選擇

鐵口深度與高爐的容積和冶煉強度有關，一般要求鐵口深度為爐墻厚度的1.3～1.5倍，隨著高爐的容積增大，鐵口深度也不斷增加。

日常生產中鐵口的深度主要與爐缸泥包的大小有關，泥包的形成與打泥速度和打泥量有關，打泥速度過快，泥包在爐缸內不能很好的形成，受到鐵水的漂浮，造成炮泥的浪費。打泥操作與打泥速度大小、打泥壓力高低和人為的停頓有關，為了保證鐵口深度，一般爐前操作采取分階段打泥，控制合理的打泥速度，來維護泥包的大小。打泥量要三班統一，不能由于操作者不同，造成打泥量出現較大的差異。目前聯合特鋼開發了一整套爐前精準打泥系統，通過流量傳感裝置計算出打泥量，能夠有效的控制打泥量，從而避免鐵口深度的波動、保證有效的鐵口深度。

2.3 加強爐前設備的操作與維護

高爐爐前的主要設備是泥炮、開口機。加強爐前設備的維護工作，確保爐前設備的穩定運行，是保障出鐵操作順利進行的保障。

2.3.1 加強開口機的操作與維護

開口機的作用是鉆開出鐵口，保證鐵水順利的流出，開口機主要包括鋼釬鉆桿和液壓系統，開口機型式不同，開口效果差異很大。開口機的維護目的是根據現場情況保證開口機開口的穩定性，鉆桿送進平穩。而要提升開口機的開口能力，主要工作應放在鉆頭冷卻上。針對鐵口工作狀態的不同，鉆頭直徑大小的匹配會有很大改變，要及時調整，否則會出現鐵口眼偏移、角度改變、孔道內壁改變等問題。

2.3.2 優化泥炮工藝參數

根據鐵口狀況，要確定合理的打泥系統壓力，合理的泥炮回轉速度，消除野蠻操作。泥炮的使用必須協調好設備與工藝崗位之間的“度”，主要問題集中在液壓系統壓力和回轉時間的確定上，必須要有合理的定位，無原則的傾向任何一方都會出問題。

（1）優化液壓炮回轉速度。堵鐵口過程中存在二次撞炮現象，也有現場操作工人用撞炮來代替人工清理泥套，這些現象都是液壓炮回轉速度過快引發的，實際生產中液壓炮要嚴格限制回轉速度，尤其是上炮速度。一般全行程上炮時間為8～12 s，在實際調試設備時，應以滿足生產要求的前提下，盡可能降低上炮速度為宗旨。上炮速度有效的其實只是接近鐵口的區段，液壓炮回轉與機械連桿機構不同，全行程速度分布不同，可根據現場情況確定液壓炮在不同階段合理的回轉速度。實際操作中，只要一次上炮聽到二次反彈撞擊的聲音，一定是速度過快了，必須降低速度。

（2）優化液壓系統壓力。嚴格限制液壓系統壓力不超設計壓力，一般22～25 MPa完全可以滿足生產要求，進一步提高只會增加跑冒滴漏，損壞密封，甚至在運行中“崩管”，出現安全生產事故。

（3）要重視液壓系統蓄能器的維護。液壓系統蓄能器可以保障液壓系統壓力的穩定，以及液壓系統增容和應急狀態下的使用，尤其是在液壓系統配置能力不足的情況下，作用更加明顯。爐前操作人員應熟練蓄能器的工作原理，熟練掌握蓄能器的應用，以避免因此出現安全事故。

2.4 改善炮泥質量

提升炮泥質量，要求炮泥具有耐高溫、抗渣性好，鐵口無煤氣泄漏、無噴濺，燒結性能好、快干、速硬，塑性值合適、開口性能好等性能；且具有一定的氣孔率利于揮發份溢出，消除潮泥。寒冷地區冬季炮泥一定要做蒸箱加熱，禁止通過烤炮的方式加熱炮泥。

為保證炮泥質量滿足高爐強化冶煉的要求，做好炮泥的跟蹤檢查，掌握炮泥的成分變化，做好炮泥改善前后成分對比分析和數據積累，與炮泥廠家共同攻關，做好炮泥質量的改善工作。同時要重點關注炮泥的抗渣性，不斷提高炮泥的抗渣性能，炮泥的抗渣性不提高，所有工作基本上都是前功盡棄。

2.5 泥套的選擇

采用澆注泥套，提升泥套工作壽命，穩定鐵口工作狀態。泥套制作以及堵口操作要規范，要準備好必要的泥套制作、維護使用的工具或耗材。長期使用搗打料泥套的高爐轉變為澆注料泥套，需要專人跟蹤指導，直到爐前人員完全接受轉變，并能夠自主制作維護。

細化泥套維護操作。要使用專用泥套澆注料，規范泥套制作程序，規范液壓炮控制及使用，控制鐵口煤氣泄漏。沒有爐門板的鐵口，應考慮加爐門板，以提高泥套工作的穩定性。正面爐門板應使用鑄鐵材質。

3 結語

本文通過對聯合特鋼高爐出鐵過程存在問題的分析，提出了改善高爐出鐵狀況的技術措施。實踐證明，通過實施這些技術措施，爐前出鐵情況明顯好轉，出鐵時間、出鐵次數有了很大的改善。不僅降低了爐前鉆桿、炮泥等生產物料的消耗，而且做到及時均勻出凈渣鐵，保障了高爐爐況的順行，為高爐強化冶煉起到了積極的作用。同時還延長了爐前設備的使用壽命，減少了工人的勞動強度，改善了爐前工作環境，減少對環境的污染，社會效益和經濟效益顯著。