黃健光

(楚雄滇中有色金屬有限責(zé)任公司， 云南 楚雄 675000)

楚雄滇中有色金屬有限責(zé)任公司現(xiàn)配置兩臺(tái)60噸PS轉(zhuǎn)爐，采用交換模式組織生產(chǎn)，與其他同類(lèi)型爐子相比，爐壽較低。影響轉(zhuǎn)爐爐壽的因素有很多，包括銅锍品位、耐火材料質(zhì)量、砌筑技術(shù)、吹煉制度及實(shí)際操作等等，本文重點(diǎn)從轉(zhuǎn)爐關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)和生產(chǎn)操作控制方面進(jìn)行分析總結(jié)，并給予改進(jìn)措施。

1 影響滇中轉(zhuǎn)爐爐壽影響因素分析

1)轉(zhuǎn)爐爐子中心與風(fēng)口中心距離小。滇中轉(zhuǎn)爐爐子中心與風(fēng)口中心高度為710 mm，比其他冶煉轉(zhuǎn)爐的中心與風(fēng)口中心高度低，導(dǎo)致吹煉噴濺大，爐口洗刷嚴(yán)重。

2)轉(zhuǎn)爐供風(fēng)強(qiáng)度大。滇中轉(zhuǎn)爐供風(fēng)強(qiáng)度為0.71 m3/cm2·min，而60 t轉(zhuǎn)爐根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)供風(fēng)強(qiáng)度宜控制在0.5～0.6 m3/cm2·min[1]，強(qiáng)大的供風(fēng)對(duì)爐襯造成強(qiáng)烈的機(jī)械沖擊，同時(shí)也為化學(xué)侵蝕創(chuàng)造了條件。

3)生產(chǎn)過(guò)程中的清風(fēng)眼操作不合理。前段風(fēng)眼清理頻率高于后段風(fēng)眼，導(dǎo)致前段風(fēng)眼磚損耗高于后段風(fēng)眼磚，由于局部風(fēng)眼磚耗損嚴(yán)重而被迫停爐檢修，導(dǎo)致?tīng)t壽短，影響生產(chǎn)成本。

4)爐溫?fù)p失大，磚體急冷急熱。滇中公司制酸系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力為18萬(wàn)t/a，抽風(fēng)能力僅能滿(mǎn)足1臺(tái)艾薩爐、1臺(tái)電爐、1臺(tái)轉(zhuǎn)爐同時(shí)生產(chǎn)產(chǎn)生的煙氣量，現(xiàn)兩臺(tái)轉(zhuǎn)爐只能按爐交換模式組織生產(chǎn)，爐交換生產(chǎn)模式等待時(shí)間長(zhǎng)，且滇中轉(zhuǎn)爐廠(chǎng)房設(shè)計(jì)為敞開(kāi)式，空氣對(duì)流速度快，換熱效率高，爐體降溫快，磚體急冷急熱易發(fā)生剝落現(xiàn)象。

2 延長(zhǎng)轉(zhuǎn)爐爐壽改進(jìn)措施

2.1 優(yōu)化轉(zhuǎn)爐爐子中心與風(fēng)口中心高度

在前期的轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)過(guò)程中，一直存在熔體噴濺較大，對(duì)爐口洗刷嚴(yán)重及冷料產(chǎn)出量過(guò)大的問(wèn)題，相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員初步分析是爐子中心與風(fēng)口中心高度偏低所致。為解決該問(wèn)題，公司組織相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員到幾家銅冶煉廠(chǎng)進(jìn)行考察，對(duì)比了各家冶煉廠(chǎng)的爐子中心與風(fēng)口中心的高度，情況如表1所示。

表1 各煉廠(chǎng)爐子中心與風(fēng)口中心高度尺寸考察表 mm

通過(guò)對(duì)各家煉廠(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)和爐體數(shù)據(jù)的對(duì)比，爐子中心與風(fēng)口中心高度稍高的轉(zhuǎn)爐在生產(chǎn)中的熔體噴濺物確實(shí)較少，所以滇中公司討論決定對(duì)轉(zhuǎn)爐的爐子中心與風(fēng)口中心高度由710 mm增加到830 mm。

將風(fēng)眼座中心線(xiàn)下降120 mm，風(fēng)眼座使用原來(lái)配置，移動(dòng)時(shí)分組交叉移動(dòng)，且每組拆除、重新組裝后必須焊接牢固才能移動(dòng)下一組；風(fēng)眼座下降后需將原供風(fēng)管直管段延長(zhǎng)120 mm后焊接恢復(fù)。

2.2 優(yōu)化供風(fēng)制度

為了降低轉(zhuǎn)爐的鼓風(fēng)強(qiáng)度采取的措施：①調(diào)整風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開(kāi)度，由50%調(diào)至45%，減少轉(zhuǎn)爐進(jìn)風(fēng)量，平均進(jìn)風(fēng)量22 000～25 000 Nm3/h；②在轉(zhuǎn)爐操作臺(tái)增設(shè)電動(dòng)放風(fēng)閥，對(duì)進(jìn)風(fēng)量進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整；③在轉(zhuǎn)爐7 m平臺(tái)再增設(shè)一個(gè)手動(dòng)放風(fēng)閥，根據(jù)吹煉情況對(duì)轉(zhuǎn)爐進(jìn)風(fēng)進(jìn)行二次調(diào)整，轉(zhuǎn)爐送風(fēng)強(qiáng)度維持在0.6 m3/cm2·min左右，入爐風(fēng)壓由原O.08～0.12 MPa降至0.07～0.11 MPa。相對(duì)適宜的供風(fēng)制度，利于減弱熔體對(duì)爐襯的沖擊力，延長(zhǎng)轉(zhuǎn)爐壽命。

2.3 優(yōu)化清風(fēng)眼操作流程

在吹煉過(guò)程中，不可避免的生成磁性鐵，在捅風(fēng)眼操作時(shí)風(fēng)口區(qū)域熔體回灌，在風(fēng)口易生成結(jié)瘤，需不斷清理風(fēng)口，而機(jī)械震動(dòng)力對(duì)風(fēng)口區(qū)域磚襯的破壞作用很大，造成風(fēng)口區(qū)磚襯表面在熔體侵蝕的作用下變質(zhì)，當(dāng)變質(zhì)層擴(kuò)大到一定程度時(shí)，磚體發(fā)生剝落，嚴(yán)重影響爐體壽命。

調(diào)整清風(fēng)眼操作，由原來(lái)1#～36#風(fēng)眼依次清理調(diào)整為1#、3#、5#間隔依次清理，返程清理按36#、34#、32#間隔清理，清風(fēng)眼編號(hào)過(guò)半壓力下降停止操作時(shí)，捅風(fēng)眼機(jī)?？繉?duì)面軌道端頭，下次清風(fēng)眼時(shí)按間隔依次清理操作，盡可能平均各風(fēng)眼的清理次數(shù)，均衡各風(fēng)眼磚的機(jī)械傷害，避免因局部風(fēng)眼磚損耗嚴(yán)重而被迫停產(chǎn)檢修。

2.4 減少爐體溫度損失

耐火材料抵抗溫度的急劇變化而不破壞的性能稱(chēng)為熱震穩(wěn)定性，此種性能也稱(chēng)為抗熱震性或溫度急變抵抗性[2]。由于爐內(nèi)劇烈的溫度波動(dòng)而產(chǎn)生的熱震使得耐火材料內(nèi)部產(chǎn)生了壓縮應(yīng)力和拉伸應(yīng)力，并導(dǎo)致不斷地產(chǎn)生細(xì)小裂紋，使?fàn)t襯耐火材料遭受?chē)?yán)重的損毀。

改造前轉(zhuǎn)爐爐體溫度損失情況見(jiàn)表2。從表2可看出，轉(zhuǎn)爐爐交換平均停吹時(shí)間為290 min，無(wú)爐口蓋熱量平均損失444 ℃，爐體溫度下降較明顯，磚體表面存在剝落現(xiàn)象。

表2 轉(zhuǎn)爐爐體溫度損失統(tǒng)計(jì)表(無(wú)爐口蓋)

為減少轉(zhuǎn)爐爐交換生產(chǎn)時(shí)爐體溫度的損失，相關(guān)技術(shù)工程人員制定了轉(zhuǎn)爐爐口蓋設(shè)計(jì)方案，以減少溫度損失。爐口蓋使用20 mm鋼板焊接，背面焊接成背筋式，內(nèi)襯鋪墊耐高溫澆注材料，規(guī)格為原爐口大小，每爐出銅后由行車(chē)吊掛嵌入爐口進(jìn)行保溫。改造后轉(zhuǎn)爐爐體溫度損失情況見(jiàn)表3。從表3可看出，轉(zhuǎn)爐爐交換平均停吹時(shí)間為290 min，加裝爐口蓋后熱量平均損失190 ℃，爐溫?fù)p失較少，磚體表面微紅無(wú)剝落現(xiàn)象，起吹時(shí)噴濺小，爐口洗刷小。

3 效果評(píng)價(jià)

對(duì)爐子中心距參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化后，轉(zhuǎn)爐噴濺得到了有效控制，打爐口的頻率降低，爐口壽命延長(zhǎng)；通過(guò)優(yōu)化供風(fēng)制度及清風(fēng)眼操作，風(fēng)眼磚燒損比較均衡，避免了局部燒損嚴(yán)重而被迫停產(chǎn)檢修的事故發(fā)生；加裝爐口蓋后，爐體溫度損失少，避免爆磚事故發(fā)生。通過(guò)對(duì)技術(shù)參數(shù)的優(yōu)化及規(guī)范生產(chǎn)過(guò)程控制，轉(zhuǎn)爐爐壽由前期的平均96爐次提高到現(xiàn)在平均121爐次(小修爐壽)，爐壽的延長(zhǎng)，提高了粗銅產(chǎn)量，使得噸銅加工成本得到有效控制。

表3 轉(zhuǎn)爐爐體溫度損失統(tǒng)計(jì)表(有爐口蓋)

4 存在的問(wèn)題及改進(jìn)建議

由于風(fēng)眼管位置的改變，爐體砌筑也隨之改變，原用的風(fēng)眼磚磚型砌筑時(shí)風(fēng)眼磚上部11層磚存在退臺(tái)現(xiàn)象，每層磚退25 mm，改變風(fēng)眼高度后，風(fēng)眼磚前的520磚與爐殼的夾角變大，520磚下的填料層也隨之變厚，導(dǎo)致暴露在爐內(nèi)的磚體增大，增加了爆磚的可能性，所以建議對(duì)風(fēng)眼磚磚型進(jìn)行改造，使?fàn)t內(nèi)砌體形成平滑的圓弧，避免局部磚體突出。

其次是由于風(fēng)眼管下移，壓縮風(fēng)的攪動(dòng)中心下移，使得攪動(dòng)半徑變小，攪動(dòng)區(qū)域變小，攪動(dòng)能量集中在風(fēng)眼區(qū)下部和對(duì)面砌體。在每次爐修拆磚時(shí)發(fā)現(xiàn)該區(qū)域磚體燒損較其他區(qū)域嚴(yán)重，特別是風(fēng)眼磚對(duì)面，所以建議風(fēng)眼磚對(duì)面的爐磚使用電熔半載結(jié)合鎂鉻磚，提高其抗洗涮能力。

5 結(jié)語(yǔ)

轉(zhuǎn)爐爐體壽命是衡量轉(zhuǎn)爐操作水平的重要標(biāo)志，提高轉(zhuǎn)爐爐壽是降低粗銅生產(chǎn)成本的有效途徑，同時(shí)也是降低檢修工工作量的有效方法。各銅冶煉廠(chǎng)都在不斷地摸索和實(shí)踐提高轉(zhuǎn)爐爐壽的生產(chǎn)操作方法，楚雄滇中公司結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，不斷優(yōu)化生產(chǎn)工藝操作和完善轉(zhuǎn)爐配套設(shè)施，轉(zhuǎn)爐爐壽由小修不到100爐次提高到120爐次以上，生產(chǎn)成本下降明顯，員工勞動(dòng)強(qiáng)度得到明顯改善。