古勇合

(新余鋼鐵集團(tuán)有限公司,江西 新余338001)

新鋼10號(hào)高爐(2500 m3)為新鋼集團(tuán)三期技改重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目,于2009年11月8日投產(chǎn)。高爐出鐵場(chǎng)設(shè)有3個(gè)鐵口,呈夾角式分布,正常生產(chǎn)情況下1號(hào)鐵口備用,2號(hào)與3號(hào)輪換出鐵。在高爐生產(chǎn)中,因?yàn)楣に?、設(shè)備以及操作參數(shù)等原因造成渣中帶鐵現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,其主要靠日常操作中對(duì)鐵口的維護(hù)來(lái)盡量避免。合理有效的鐵口區(qū)域維護(hù),不僅包括合理的鐵口設(shè)計(jì)參數(shù)與材質(zhì)、爐前設(shè)備和炮泥的選擇,而且在日常生產(chǎn)過(guò)程中,爐前操作管理、爐缸工作狀況和原燃料變化都將影響鐵口區(qū)域工作狀況,在高爐爐役末期顯得尤為突出。自開爐投產(chǎn)以來(lái),隨著大高爐操作經(jīng)驗(yàn)的積累,10號(hào)高爐的技術(shù)指標(biāo)不斷取得進(jìn)步,部分指標(biāo)甚至走到行業(yè)的前列,而新鋼原燃料質(zhì)量不穩(wěn)定的現(xiàn)象仍未得到改善,且在以后很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)將會(huì)是常態(tài)。日常生產(chǎn)中,在品位低、渣比高、堿度波動(dòng)較大時(shí),渣中帶鐵現(xiàn)象較明顯。為進(jìn)一步改善指標(biāo),降本增效,10號(hào)高爐開展了以減少渣中帶鐵的爐前鐵口維護(hù)技術(shù)攻關(guān),以減少渣中帶鐵,提高金屬收得率,降低生鐵成本。

1 渣中帶鐵的原因分析

出鐵過(guò)程中,如果爐渣中含鐵量過(guò)大,會(huì)在爐前渣溝中窩鐵(見(jiàn)圖1),對(duì)渣溝造成損害,減少渣溝使用壽命,同時(shí)對(duì)水渣處理系統(tǒng)設(shè)備損害較大,尤其是粒化塔窩鐵,造成堵塞,使生產(chǎn)不順,此外沖渣時(shí)會(huì)造成打炮,造成安全事故。因此,在高爐日常操作中,避免渣中帶鐵是鐵口區(qū)域維護(hù)的重要工作,主要有以下方面原因產(chǎn)生。

(1)高爐操作中,由于操作參數(shù)不合理,造成爐溫高、堿度高,渣鐵流動(dòng)性較差,導(dǎo)致渣鐵分離困難,使得渣中帶鐵,這是高爐操作影響金屬收得率的一個(gè)常見(jiàn)現(xiàn)象。新鋼高爐入爐原燃料質(zhì)量差,成分波動(dòng)較大,給高爐爐溫和堿度控制帶來(lái)相當(dāng)大的困難,鐵水經(jīng)常出現(xiàn)高爐溫和高堿度現(xiàn)象,從而使得渣中帶鐵嚴(yán)重。

(2)由于鐵口深度偏淺或者鐵口擴(kuò)孔導(dǎo)致鐵水流速大,使得渣鐵在爐前鐵口前主溝中停留時(shí)間過(guò)短,渣鐵分離不完全,造成渣中帶鐵較多。

(3)渣鐵分離主要靠鐵溝中的撇渣器,撇渣器中上沙壩因腐蝕沖刷而偏低,或者因撇渣器出口偏高,或者說(shuō)沙壩和鐵溝溝頭之間的高度差偏小,都會(huì)引起渣中帶鐵。

(4)渣鐵分離主要在鐵口前主溝中,而延長(zhǎng)渣鐵在主溝的停留時(shí)間,除了維持適當(dāng)?shù)蔫F水流速外,鐵溝寬度也是一個(gè)因素。

圖1 渣溝窩鐵

2 減少渣中帶鐵的攻關(guān)措施

減少渣中帶鐵,即是提高爐前金屬收得率,渣中帶鐵是影響金屬收得率的重要因素,而堿度和爐溫是影響渣鐵分離的主要原因,過(guò)高的堿度和爐溫使得渣鐵粘稠,渣鐵分離較困難,渣中帶鐵較多。2015年,由于不注重爐溫和堿度的調(diào)劑,同時(shí)忽略了爐前渣鐵溝的技術(shù)參數(shù)優(yōu)化,使得金屬收得率一直不高(累計(jì)99.18%),為此,10號(hào)高爐在2015年的基礎(chǔ)上,通過(guò)加強(qiáng)對(duì)爐溫和堿度的穩(wěn)定管理,保持穩(wěn)定操作爐型,同時(shí)逐步優(yōu)化調(diào)整爐前渣鐵溝技術(shù)參數(shù),力爭(zhēng)將2016年金屬收得率提升至99.5%以上。

2.1 優(yōu)化熱制度和造渣制度

合理的熱制度、造渣制度是高爐操作爐型穩(wěn)定的關(guān)鍵。爐溫和堿度的頻繁波動(dòng)易引起渣皮過(guò)厚、渣皮脫落,影響煤氣流的合理分布并影響高爐順行,同時(shí)渣皮脫落勢(shì)必造成爐溫發(fā)生波動(dòng),爐溫的波動(dòng)進(jìn)而影響渣皮的穩(wěn)定,造成高爐出鐵出渣困難,加劇了渣中帶鐵的可能[1]。針對(duì)原燃料波動(dòng)較大,爐溫和堿度難調(diào),采取了以下措施。

(1)規(guī)范操作制度,穩(wěn)定爐溫,杜絕高爐溫,形成合理的煤氣流分布,提高煤氣利用率,保證充足的物理熱,要求將[si]降到0.35%-0.45%,同時(shí)確保物理熱在1500-1520℃,因?yàn)榈臀锢頍岵焕诟郀t爐缸工作,也不利于渣鐵的分離。

(2)成立了原燃料變動(dòng)應(yīng)急小組,緊密聯(lián)系上料工序,對(duì)進(jìn)倉(cāng)料的種類和成分做到及時(shí)了解,對(duì)濕焦、混焦、燒結(jié)礦堿度及時(shí)通報(bào),人工抽檢焦炭水分和質(zhì)量。

(3)根據(jù)布焦的下料閘角度的變化,調(diào)整焦炭的濕負(fù)荷,采取穩(wěn)定布焦角度的方法,最大限度地穩(wěn)定爐溫,避免了爐溫大起大落和高硫鐵水。

(4)根據(jù)所報(bào)燒結(jié)礦堿度,推測(cè)大概20小時(shí)左右,此批燒結(jié)礦可用于爐內(nèi),做好配比調(diào)整,1～12月份的爐渣堿度基本穩(wěn)定在1.18～1.22,保證了爐內(nèi)脫硫的需要,又避免了高堿度。

通過(guò)以上措施,2016年?duì)t溫明顯降低,堿度區(qū)域穩(wěn)定(見(jiàn)表1、表2)。

表1 2016年與2015年月平均爐溫對(duì)比 %

表2 2016年與2015年月平均二元堿度對(duì)比 倍

2.2 確保合理的鐵口深度

在當(dāng)前原燃料質(zhì)量波動(dòng)較大的情況下,爐外出鐵工作已成為10號(hào)高爐生產(chǎn)工作的重中之重,爐外出鐵的好壞直接關(guān)系到爐內(nèi)的順行,維護(hù)好鐵口是高爐穩(wěn)定順行的重要一環(huán),也為爐前出鐵過(guò)程中減少渣中帶鐵打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在日常的操作中,渣鐵流速影響渣鐵的分離效果,而決定渣鐵流速的重要因素就是鐵口深度。為此,10號(hào)高爐從兩方面出發(fā),一是改進(jìn)了炮泥質(zhì)量,選用了強(qiáng)度、耐沖刷性等較好的賽沃、婁底兩種炮泥,防止因炮泥質(zhì)量問(wèn)題導(dǎo)致鐵口擴(kuò)孔,造成渣鐵因流速偏大來(lái)不及分離。二是改進(jìn)了開口技術(shù),在開口機(jī)上加水霧化水管(見(jiàn)圖2),起到淬化和環(huán)保的效果,這樣開鐵口過(guò)程中不容易造成斷鐵口。三是強(qiáng)化爐前操作制度,加強(qiáng)員工責(zé)任心,杜絕劣質(zhì)炮泥,統(tǒng)一打泥量,維護(hù)好鐵口泥套。做到以上三點(diǎn)后,10號(hào)高爐鐵口深度穩(wěn)定在合理的范圍之內(nèi),合理深度為2800～3000 mm,每爐鐵渣鐵流速基本保持在4.5～4.8 t/min。

圖2 開口機(jī)水霧化裝置

圖3 主溝寬度

2.3 適當(dāng)加寬主溝寬度

一般情況下,爐前主溝起到一個(gè)儲(chǔ)存渣鐵的作用。在確保鐵溝使用壽命的情況下,將主溝寬度增加100 mm(原來(lái)900 mm加寬到1000 mm,見(jiàn)圖3),從而降低渣鐵在主溝內(nèi)的流速,增加渣鐵在主溝內(nèi)的停留時(shí)間,使渣鐵能得到充分分離。

2.4 增加上沙壩和鐵溝溝頭之間的高度差

適當(dāng)增加上沙壩和鐵溝溝頭之間的高度差,防止出鐵后期鐵水流速偏大,上沙壩與鐵溝溝頭高度差由原來(lái)的200 mm增加到250 mm;同時(shí),在日常鐵溝維護(hù)中確保這個(gè)高度差,如果低于這個(gè)差度,及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)。

2.5 加強(qiáng)爐前出鐵管理

為維護(hù)好鐵口,除技術(shù)參數(shù)上的不斷優(yōu)化外,還應(yīng)通過(guò)建立并完善各種制度,監(jiān)督崗位對(duì)制度的執(zhí)行,加強(qiáng)爐前出鐵操作管理。

(1)開鐵口前準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)化:檢查確認(rèn)泥炮、開口機(jī)、鐵口泥套的工作狀況良好。確保打出的炮泥呈圓柱狀并用粉筆畫好打泥刻度線——清理炮冒內(nèi)已部分固化的炮泥;全面檢查鐵口泥套——確認(rèn)泥套工作面光滑(否則及時(shí)打磨),泥套深度50-80 mm,清除泥套下方凝結(jié)的渣鐵,重新鋪墊好河沙;清除鐵口前2000 mm范圍內(nèi)主溝兩側(cè)的結(jié)渣,防止堵口時(shí)阻擋泥炮旋轉(zhuǎn)。

(2)開鐵口標(biāo)準(zhǔn)化:鐵口負(fù)責(zé)人現(xiàn)場(chǎng)協(xié)助,并檢查確認(rèn)開口機(jī)鉆頭對(duì)正鐵口孔道泥芯中心,禁止鉆偏甚至鉆傷泥套。鉆入1000 mm左右時(shí)開霧化水,視鐵口深度鉆入2700-2900 mm時(shí)關(guān)閉霧化水,禁止霧化水噴至泥套,防止泥套急冷開裂。

(3)出鐵中密切關(guān)注泥套的工作:來(lái)渣后及時(shí)推開沙壩,禁止主溝渣液面上漲后侵蝕泥套,并及時(shí)清除泥套下方積存的渣鐵。

(4)堵鐵口操作標(biāo)準(zhǔn)化:確定鐵口來(lái)風(fēng)時(shí),撬凈泥套下方凝結(jié)渣鐵后進(jìn)行堵口(禁止不撬渣而用泥炮撞擊泥套),打泥標(biāo)尺達(dá)到刻度線停止打泥。

(5)退炮后清理、檢查泥套并清楚凸出的泥芯實(shí)施預(yù)開口(鉆入深度100-300 mm)。

(6)堵口跑泥后的處理標(biāo)準(zhǔn)化:遇到堵鐵口跑泥情況,待退炮后分析炮泥原因,針對(duì)性的處理。如泥套受損接觸面不平整,及時(shí)打磨或貼補(bǔ);如炮冒開裂等及時(shí)更換;缺陷處理后再次開口,重新堵口。

3 效果

通過(guò)對(duì)爐溫和堿度的控制,以及對(duì)爐前渣鐵溝的改造,10號(hào)高爐出鐵過(guò)程中渣中帶鐵量明顯減少,金屬收得率上升,完成了攻關(guān)目標(biāo);全年金屬收得率平均值為99.75%,較2015年高出0.57%,渣中帶鐵現(xiàn)象明顯好轉(zhuǎn)(見(jiàn)圖4)。

圖4 2015年、2016年金屬收得率對(duì)比

4 結(jié)語(yǔ)

(1)高爐溫、高堿度往往是渣中帶鐵的主要原因,在保證爐缸工作活躍性的同時(shí),確保物理熱大于1500℃,降低[Si]操作,可以大幅度提高金屬收得率。

(2)爐前工作是整個(gè)煉鐵生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)的關(guān)鍵一環(huán),良好的高爐鐵口區(qū)域維護(hù)是高爐長(zhǎng)壽的關(guān)鍵因素之一。

(3)合理穩(wěn)定的高爐操作爐型對(duì)高爐鐵口區(qū)域維護(hù)至關(guān)重要,在此基礎(chǔ)上對(duì)鐵口操作不斷創(chuàng)新和優(yōu)化,不僅有利于降低渣中帶鐵,對(duì)鐵口區(qū)域維護(hù)及高爐順?lè)€(wěn)生產(chǎn)、高爐長(zhǎng)壽也有重大意義。