蘇愛民

(河北鋼鐵集團宣鋼公司煉鐵廠，河北 宣化 075100)

宣鋼1號高爐(2500 m3)于2008年3月15日建成并投產(chǎn)，設(shè)計爐齡15年，至今已經(jīng)實現(xiàn)爐齡10年，單位爐容產(chǎn)量7764 t/m3，高爐已進(jìn)入爐役后期。高爐上部冷卻壁水管破損增加，漏水冷卻壁共計16塊，22根水管；1#鐵口區(qū)域爐缸碳磚溫度T559數(shù)次階段性大幅度升高，最高達(dá)到563 ℃；熱風(fēng)爐蓄熱室和格子磚渣化嚴(yán)重導(dǎo)致風(fēng)溫水平偏低，平均風(fēng)溫1000 ℃左右，這些因素都影響著高爐穩(wěn)定順行和強化冶煉。2017年高爐主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)如表1所示。

針對爐役后期生產(chǎn)特點，廠及作業(yè)區(qū)技術(shù)人員通過技術(shù)攻關(guān)，主要從原燃料管理、送風(fēng)制度、裝料制度、熱制度等入手，采取了一系列優(yōu)化措施，實現(xiàn)了高爐長周期穩(wěn)定順行，高爐風(fēng)量及產(chǎn)量創(chuàng)出歷史最好水平。

1 高爐爐役后期穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)技術(shù)措施

1.1 做好原燃料檢查及篩分管理

精料是實現(xiàn)高爐高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、長壽的基礎(chǔ)，但基于目前的企業(yè)生存壓力和自身條件的限制，不可能達(dá)到真正的精料水平，因此，在目前原燃料條件下，只能力求原燃料質(zhì)量的相對穩(wěn)定。對于爐役后期的爐況, 保證原燃料質(zhì)量穩(wěn)定和合理粒級爐料入爐更為重要。

1.1.1 及時掌握原燃料變化, 做好應(yīng)對措施

要求爐內(nèi)工長每班至少兩次對原燃料質(zhì)量和稱量進(jìn)行檢查,隨著外進(jìn)焦比例增加，爐內(nèi)工長的看料工作由高爐料槽延伸至料場，外進(jìn)焦炭水分測定由每天一次增加至每班一次，并將原燃料詳細(xì)性狀信息以文字和圖片形式發(fā)往原燃料管理微信平臺，以便正工長和作業(yè)區(qū)工藝技術(shù)人員及時掌握各種信息指導(dǎo)高爐操作，防止由于原燃料偏析導(dǎo)致高爐爐況波動。

表1 宣鋼1號高爐2017年1～12月主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)

1.1.2 強化篩分管理

降低入爐料含粉率, 要求槽下在不耽誤上料的前提下盡量控制閘門開度以保持較長時間的過篩, 保證篩好、篩透, 并抓好篩網(wǎng)清堵工作, 焦炭振動篩由原來的每班清篩一次改為二次, 并及時拉空焦粉, 以防焦粉頂篩, 減少焦粉入爐量。

針對塊礦有遇降雨含泥粉增加篩分困難，采取了在塊礦篩體下方及上方各安裝暖風(fēng)機一部，如圖1，圖2所示。遇有降雨或塊礦潮濕篩分困難，開啟暖風(fēng)機烘烤篩體，有效地減少了堵篩現(xiàn)象，降低了塊礦含粉率。

圖1 塊礦篩體上方暖風(fēng)機

1.2 送風(fēng)制度調(diào)整

送風(fēng)制度直接關(guān)系到爐況穩(wěn)定、順行，并決定初始煤氣流在爐缸的分布狀況，合理的爐缸初始煤氣流是確保高爐生產(chǎn)穩(wěn)定、順行的基本條件。送風(fēng)制度同時也影響到高爐冶煉進(jìn)程，其內(nèi)容主要包括風(fēng)量、進(jìn)風(fēng)面積、風(fēng)溫、風(fēng)速以及鼓風(fēng)動能等[1]。

圖2 塊礦篩體下方暖風(fēng)機

爐役后期，由于漏水等原因?qū)е聼釗p增加，爐缸溫度及熱量不足，爐缸不活，爐缸側(cè)壁溫度階段性升高，保持足夠的鼓風(fēng)動能和風(fēng)口回旋區(qū)深度，吹透中心，活躍爐缸更為重要。

1號高爐利用定修機會，逐步縮小風(fēng)口面積，同時使用長風(fēng)口，風(fēng)口面積由0.330 3 m3逐漸縮小至現(xiàn)在的0.326 6 m3，風(fēng)口長度由585 mm全部調(diào)整為615 mm，如表2所示。

實施后，高爐實際風(fēng)速提高至250 m/s以上、鼓風(fēng)動能110～120 kJ/s，爐缸工作狀態(tài)改善, 全爐壓差降低；風(fēng)口縮小后，入爐風(fēng)量不但沒有降低，反而有了明顯提升，其風(fēng)量與熱壓變化趨勢如圖3所示。通過風(fēng)口的調(diào)整, 使燃燒帶回旋區(qū)向爐缸中心延伸，改善爐缸滲透性，縮小爐缸工作死區(qū)，減少爐缸側(cè)壁鐵水環(huán)流沖刷，保護了爐缸側(cè)壁薄弱點。

表2 宣鋼1號高爐風(fēng)口調(diào)節(jié)統(tǒng)計表

圖3 宣鋼1號高爐熱壓與風(fēng)量的變化

1.3 裝料制度調(diào)整

隨著1號高爐進(jìn)入爐役后期，高爐的設(shè)計爐型與操作爐型產(chǎn)生了很大的差異，爐腰、爐腹內(nèi)襯受渣鐵侵蝕嚴(yán)重，高爐內(nèi)型直徑變大，實際高徑比減小，邊緣氣流易發(fā)展，中心氣流易受抑制[2]。1號高爐上部冷卻壁破損較為嚴(yán)重，原燃料切換頻繁，高爐軟融帶位置、厚度不穩(wěn)定，邊緣氣流易發(fā)展；加之先天設(shè)計原因，燒結(jié)機距高爐距離遠(yuǎn)，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)運次數(shù)多，導(dǎo)致燒結(jié)礦入爐粒度小，高爐反應(yīng)中心氣流偏弱。

圖4 宣鋼1號高爐爐體熱負(fù)荷的變化

同時隨著高爐全爐壓差降低及風(fēng)量水平提高，為擴大礦批創(chuàng)造了條件，1號高爐礦批目前正常情況下保持在67～69 t，采用大礦批后，料層變厚，軟熔帶焦層的厚度增加，料柱的層數(shù)減少，界面效應(yīng)降低，透氣性增加，也有利于穩(wěn)定上部煤氣流分布。

1.4 熱渣制度調(diào)整

在日常生產(chǎn)中，以鐵水物理熱和化學(xué)熱的高低作為熱制度評價的指標(biāo)[3]。保持充足的渣鐵物理熱，不僅活躍爐缸，而且可以改善渣鐵的流動性，減少高爐冶強提高后渣量增加對冶煉造成的不利影響。

1號高爐通過適當(dāng)提高爐渣堿度，二元堿度R2控制在1.15～1.20范圍內(nèi)；降低生鐵含硅，[Si]0.25%～0.40%(原0.30%～0.45%)，控制鐵水溫1490～1 510 ℃，保證高爐正常冶煉所需的爐缸熱量、爐缸熱交換和還原反應(yīng)正常進(jìn)行。保持高頂壓230～235 kPa，壓差≤170 kPa，改善爐況順行和煤氣熱能利用，發(fā)展間接還原，抑制直接還原，減少爐塵吹出量，保證低硅冶煉下爐溫穩(wěn)定。

1.5 加強爐體維護管理

1.5.1 安裝微型銅冷卻器

微型銅冷卻器主要安裝在冷卻壁破損比較集中的地方，以增強冷卻效果，使周圍能迅速形成渣皮，保護冷卻壁不被繼續(xù)燒損。這樣可以有效降低爐皮溫度，保護爐體的安全，而且有利于煤氣流的合理分布、穩(wěn)定爐況順行。

2017年12月18日高爐休風(fēng)對7段31#冷卻壁采用鉆孔方法安裝了16個微型銅冷卻器，如圖5示意圖所示，同時加裝微型銅冷卻器水溫差監(jiān)測系統(tǒng)，并現(xiàn)場加裝視頻監(jiān)視器保證爐體安全。待出水正常后，從微型銅冷卻器灌漿孔灌入高鋁質(zhì)硬質(zhì)壓入泥漿。后續(xù)生產(chǎn)過程中，該區(qū)域溫度點反應(yīng)正常，效果較好。

圖5 宣鋼1號高爐微型銅冷卻器安裝示意圖

1.5.2 定期灌漿造襯，加強維護

(1)根據(jù)檢查情況和收集的信息，提前確定好灌漿部位，制定完善的灌漿方案，遇有休風(fēng)機會便進(jìn)行灌漿。

(2)灌漿過程中盡量做到勻灌、廣灌、邊焊邊灌，杜絕在一個孔集中灌，灌漿前后應(yīng)進(jìn)行檢查評價。灌漿過程中必須嚴(yán)加控制，以防止灌漿壓力過高對墻體產(chǎn)生危害，一般灌漿壓力不宜超過1.5 MPa[4]。

2 應(yīng)用效果

宣鋼1號高爐通過優(yōu)化爐役后期各項操作制度，形成了適應(yīng)爐役發(fā)展的操作控制技術(shù)體系，高爐實現(xiàn)了長期穩(wěn)定順行，達(dá)到了自開爐以來最好的生產(chǎn)狀態(tài)，實現(xiàn)了日平均風(fēng)量5100 m3/min，產(chǎn)量6100 t/d以上的良好業(yè)績。2018年1～8月1號高爐經(jīng)濟指標(biāo)統(tǒng)計如表3所示。

表3 宣鋼1號高爐2018年1～8月主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)

3 結(jié)語

宣鋼1號高爐結(jié)合自身原燃料條件和生產(chǎn)狀況，在爐役后期設(shè)備老化，冷卻壁破損和爐缸側(cè)壁溫度階段性升高的情況下，通過積極調(diào)整，摸索出了適合其爐役特征的操作制度和生產(chǎn)管理模式，實現(xiàn)了爐役后期爐況順行及穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。

(1)爐役后期通過調(diào)整風(fēng)口布局，保持較高的實際風(fēng)速和鼓風(fēng)動能，保證爐缸活躍，是減緩爐體侵蝕和實現(xiàn)爐況穩(wěn)定的關(guān)鍵。

(2)在爐體設(shè)備破損較為嚴(yán)重情況下，上部布料矩陣要以堅持開放中心，穩(wěn)定邊緣煤氣流為指導(dǎo)方針，配合大礦批，維持爐體熱負(fù)荷的穩(wěn)定，保證爐體安全才能實現(xiàn)強化冶煉。

(3)穩(wěn)定渣鐵物理熱和化學(xué)熱，保持充足的爐缸熱量，減少熱制度和造渣制度的波動，是實現(xiàn)爐況順行和穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的保證。