錢　堃

(新余鋼鐵股份有限公司，江西 新余　338000)

1　概　述

新鋼11號(hào)高爐有效容積1 469 m3，設(shè)有22個(gè)風(fēng)口，2個(gè)鐵口，于2011年12月20日投產(chǎn)。開爐后不到2年高爐各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了同類型高爐的領(lǐng)先水平，并且在2014年，為了進(jìn)一步深挖11號(hào)高爐的潛力，采取了強(qiáng)化冶煉的措施，富氧由8 000 m3/h提高到10 000 m3/h，頂壓由0.195 MPa提高到0.210 MPa。后期出現(xiàn)高爐不接受風(fēng)量，頻繁壓高的情況，于是被迫降低冶煉強(qiáng)度，調(diào)整裝料制度并適當(dāng)縮小風(fēng)口面積。此時(shí)，高爐上部發(fā)現(xiàn)了嚴(yán)重的環(huán)形結(jié)厚(見圖1)，位置在料線3～10 m的范圍內(nèi)，最厚處約1 m。這使得高爐操作的難度劇增，難以達(dá)到布料效果，煤氣流混亂。對(duì)此，高爐長(zhǎng)期采取堵一個(gè)風(fēng)口操作，料線控制在2～2.5 m之間以適應(yīng)當(dāng)前的生產(chǎn)狀況。由于經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)下滑，采取了“熱洗法”，試圖用大量的高溫煤氣流沖刷掉結(jié)厚物，但效果并不理想。針對(duì)這種局面，制定了科學(xué)的休風(fēng)降料面炸瘤方案，于2017年7月17日休風(fēng)炸瘤，最終成功的去除了爐瘤。炸瘤后，高爐通過采取一系列的操作措施，爐況恢復(fù)良好，生產(chǎn)穩(wěn)定，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)再現(xiàn)輝煌。

2　高爐上部結(jié)瘤原因

2.1　入爐原燃料質(zhì)量差

1)焦炭質(zhì)量下降，粉焦量增加

新鋼11號(hào)高爐自產(chǎn)焦用量是很少的，長(zhǎng)期在15%～30%之間，而用量大的外購焦則由于品種多、更換快、露天儲(chǔ)存等問題，導(dǎo)致水分波動(dòng)大，水分含量高，質(zhì)量得不到保障。表1是11號(hào)高爐主要的焦炭情況。

圖1　11號(hào)高爐上部結(jié)厚照片

表1　新鋼11號(hào)高爐外購焦成分及強(qiáng)度　%

從表中可以看出，最突出的問題在于焦炭含水量高，水分波動(dòng)較大。這使得焦炭表面易吸附大量的焦粉，入爐粉焦量增加時(shí)更容易出現(xiàn)邊緣粘結(jié)。

焦炭水分的波動(dòng)易引起爐溫劇烈波動(dòng)，導(dǎo)致氣流不穩(wěn)與軟熔帶的根部上下移動(dòng)，容易形成粘結(jié)。高Al2O3爐渣冶煉，當(dāng)爐溫控制偏低時(shí)，易引起爐渣黏稠，造成爐缸不活或堆積，使風(fēng)量萎縮，也會(huì)引起高爐結(jié)厚[1]。

2)有害元素循環(huán)富集

自2011年以來，鋼材市場(chǎng)的持續(xù)低迷，使得新鋼公司采取經(jīng)濟(jì)料冶煉，以達(dá)到降低生產(chǎn)成本的目的。經(jīng)濟(jì)料具有礦石品位低、有害元素高等特點(diǎn)，使高爐冶煉過程中渣量增加，料柱透氣性變差。此外，對(duì)高爐影響最大的有害元素是堿金屬和鋅，從表2可以看出，11號(hào)高爐入爐的堿金屬和鋅負(fù)荷是很高的，使得堿金屬化合物沉積在固體物料的表面，生成一些低熔點(diǎn)化合物，引起爐料過早燒結(jié)軟化，導(dǎo)致在爐溫波動(dòng)時(shí)粘結(jié)在爐墻上，形成結(jié)厚或結(jié)瘤[2]。另外，堿金屬也會(huì)被黏土質(zhì)耐火磚吸收，生成鉀霞石和白榴石等礦物，促使結(jié)厚或結(jié)瘤。爐料鋅負(fù)荷高時(shí)，由于鋅的渾發(fā)溫度低，只有900℃，氣態(tài)的鋅在上升過程中遇到粉焦或粉礦并降溫后變成ZnO并黏附于爐墻上，容易形成高爐上部或中上部結(jié)厚與結(jié)瘤[3]。而且，在11號(hào)高爐生產(chǎn)過程中，由于環(huán)形結(jié)厚的關(guān)系，爐料層狀下降轉(zhuǎn)變成漏斗下降，邊緣礦石滾向中心，導(dǎo)致中心加重，中心氣流出不來，而排鋅排堿主要靠溫度高且流速快的中心氣流,使得有害元素難以從爐內(nèi)排出，粘結(jié)于爐墻。

表2　新鋼11號(hào)高爐歷年有害元素負(fù)荷　kg/t

2.2　低料線較頻繁及長(zhǎng)期偏料

在2013-2014年期間，11號(hào)高爐由于爐頂料罐頻繁漏煤氣，需要時(shí)不時(shí)的停止上料做補(bǔ)焊處理，以及在生產(chǎn)中較為頻繁的更換皮帶托輥等，導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)間的低料線，頂溫高時(shí)爐頂打水，這使高爐上部區(qū)域溫度升高或波動(dòng)，容易引起高爐上部黏結(jié)。此外，爐料分布不均勻，東西兩探尺長(zhǎng)期相差0.8 m，且未得到有效地解決，導(dǎo)致黏結(jié)加重。

3　炸瘤實(shí)施準(zhǔn)備

針對(duì)11號(hào)高爐結(jié)瘤原因，采取了控制爐腹煤氣指數(shù)、縮小風(fēng)口面積、提高軟水溫度及控制入爐有害元素含量等措施，基本保持了爐況穩(wěn)定順行，但未能從根本上解決問題。隨后又采取了“熱洗法”，極度發(fā)展邊緣等措施也未能得到好的效果。11號(hào)高爐各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)嚴(yán)重下滑，為了確保生產(chǎn)任務(wù)及指標(biāo)的完成，于2017年7月17日7∶30至7月20日11∶00計(jì)劃休風(fēng)炸瘤。

3.1　結(jié)厚面積估算

根據(jù)休風(fēng)觀察和溫度檢測(cè)，結(jié)厚高度大致為26～33 m之間，高約7 m，厚度為0～1 m的不均勻體(見圖2)。根據(jù)結(jié)厚情況估算結(jié)厚體積為60 m3，按結(jié)厚物堆比重5.4 t/m3算，重量大約324 t，需耗焦108 t。

圖2　新鋼11號(hào)高爐上部結(jié)瘤大致尺寸及方位

3.2　空料線操作

11號(hào)高爐爐喉上沿與底面標(biāo)高為36 m，爐瘤的最低點(diǎn)大致在26 m，根據(jù)計(jì)算，降料面至少在10～11 m之間才能使?fàn)t瘤完全露出，并且為了能夠清晰的觀察到炸瘤的效果，休風(fēng)后在料面補(bǔ)加55 t水渣壓料面火，水渣的堆密度按1.5 t/m3計(jì)算，得出料面大致會(huì)上漲0.58 m，最后決定空料線到13 m。

2017年7月17日2∶00開始下休風(fēng)料(見表3)，休風(fēng)料采取凈焦+正常料+凈焦的方式，第1組凈焦根據(jù)72 h休風(fēng)時(shí)間確定為84 t；第2組凈焦彌補(bǔ)結(jié)厚物料，煤氣利用下降的熱量損失加入134.4 t，正常料采用2.83的焦炭負(fù)荷，全焦冶煉，并且每批料加入200 kg螢石以洗刷爐墻，改善渣鐵流動(dòng)性。4∶30開始降料線，在降料線過程中，頂溫超過300℃時(shí)靠放料、降風(fēng)溫及爐頂打水控制頂溫，最終由風(fēng)量控制休風(fēng)料下降以達(dá)到空料線的目的[4](見表4)。降料線過程中共加入10批凈焦。到了7∶26雷達(dá)探尺顯示料面為12.8 m，此時(shí)切斷煤氣，解除并網(wǎng)，7∶30左右完成休風(fēng)。為防止開人孔過早而產(chǎn)生爆震，休風(fēng)后30 min才打開爐頂人孔點(diǎn)火，火點(diǎn)著后，加入了53.4 t水渣蓋火降溫，最終料線顯示為12.5 m。

表3　休風(fēng)料組成

注:C為焦炭，O為礦石。

表4　空料線過程中風(fēng)壓關(guān)系

4　炸瘤過程

4.1　爐皮打眼

爐頂煤氣處理完畢后，用軟探尺從爐頂人孔對(duì)結(jié)瘤部位進(jìn)行測(cè)量，確定爆破孔最終位置(見圖3)。

圖3　新鋼11號(hào)高爐爆破孔位置

爆破孔利用了22段冷卻壁中部的3個(gè)探瘤孔，位于2號(hào)、12號(hào)、17號(hào)風(fēng)口上方，探瘤孔的大小是固定的，鉆孔深度為1 560 mm，即爐皮到磚襯內(nèi)側(cè)960 mm加上磚襯內(nèi)側(cè)到爐瘤中心600 mm，爐瘤的部分用氧氣管燒開。在23段冷卻壁下部與22段冷卻壁交接的丁字口處開了4個(gè)孔，位于11號(hào)、15號(hào)、18號(hào)、21號(hào)風(fēng)口上方，開孔大小為Φ 80 mm，深度為1 560 mm。在24段冷卻壁下部與23段冷卻壁交接的丁字口處又開了2個(gè)孔，位于13號(hào)、21號(hào)風(fēng)口上方，大小為Φ 80 mm，深度為1 200 mm，即爐皮到磚襯內(nèi)側(cè)600 mm加上磚襯內(nèi)側(cè)到爐瘤中心600 mm。

至7月18日17∶00左右打眼工作全部完成，共開孔9個(gè)。

4.2　實(shí)施爆破

炮眼打好后，通過對(duì)炮眼進(jìn)行打水冷卻，測(cè)溫在70℃以下方可放入炸藥[5]，實(shí)測(cè)溫度為50℃，具備了放入炸藥的條件。炸藥量根據(jù)各部位結(jié)厚的程度加入了300～600 g不等。

7月19日16∶00爆破結(jié)束，通過從爐頂人孔觀察，發(fā)現(xiàn)成功的消除了爐身上部結(jié)厚(見圖4)，爐墻較光滑，殘余量很少。此時(shí)，炸瘤任務(wù)已圓滿完成。

圖4　新鋼11號(hào)高爐炸瘤前后爐墻狀況對(duì)比

5　爐況恢復(fù)

表5　復(fù)風(fēng)料組成

注:C為焦炭，O為礦石，D為白云石。

6　結(jié)　語

高爐結(jié)瘤，即影響高爐穩(wěn)定順行，又增加了燃料消耗，嚴(yán)重影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。11號(hào)高爐的炸瘤是成功的，但也造成了不小的損失，我們要從中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，吸取教訓(xùn)，盡量避免高爐結(jié)瘤的發(fā)生，做好改進(jìn)、預(yù)防工作。

1)加強(qiáng)焦炭過篩。進(jìn)廠的外購焦先經(jīng)過料場(chǎng)過篩后再送往高爐，降低高爐槽下的過篩負(fù)荷，提高篩分效率，減少粉焦的入爐。

2)適當(dāng)提高入爐品位，降低渣比。

3)停止有害元素含量高的礦石進(jìn)廠，減少堿金屬和鋅的循環(huán)富集。在高爐操作上，以中心氣流為主，適當(dāng)發(fā)展邊緣氣流；適當(dāng)降低爐渣堿度，有利于排堿。

4)嚴(yán)禁長(zhǎng)時(shí)間低料線操作，當(dāng)虧料較深時(shí)，要適當(dāng)加入凈焦，必要時(shí)，減風(fēng)阻料。