李 偉

(河鋼宣鋼公司煉鐵廠，河北 張家口 075100)

河鋼宣鋼1#高爐2008年3月15日建成投產(chǎn)，有效容積2500 m3，至今已經(jīng)運行11.7年。宣鋼1#高爐采用陶瓷杯水冷爐底爐缸結(jié)構(gòu)，爐底總厚度2800 mm，爐底下部砌筑國產(chǎn)石墨、半石墨炭磚，爐底上部砌筑國產(chǎn)微孔、超微孔炭磚，爐缸外側(cè)環(huán)砌進(jìn)口炭磚，爐缸為陶瓷杯半杯結(jié)構(gòu)。由于市場原因，宣鋼1#高爐2012年9月11日停爐檢修，更換了8段銅冷卻壁、9段部分冷卻壁及鐵口組合磚，2013年3月21日開爐生產(chǎn)。截止2019年11月份生鐵產(chǎn)量總計2226.4萬噸，單位爐容生鐵產(chǎn)量8906 t/m3，開爐后歷年技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表1。

2017年鐵口區(qū)域碳磚溫度升高后，通過采取提高燒結(jié)礦TiO2含量提高入爐鈦負(fù)荷，加強鐵口維護(hù)，鐵口區(qū)域冷卻壁水管串聯(lián)供水改為每根水管單獨供水強化冷卻，控制有害元素等措施后，碳磚溫度下降至安全范圍。2018年4月16日爐缸炭磚T559溫度升高幅度較大，由362 ℃升高至563 ℃，2019年11月份爐缸碳磚T559、T547、T550、T381、T481、T473、T482同時升高，侵蝕區(qū)域進(jìn)一步擴(kuò)大，其中T482溫度達(dá)到了534 ℃，威脅到安全生產(chǎn)。經(jīng)過一系列的高效綜合護(hù)爐措施后，爐缸炭磚溫度升高趨勢得到了有效遏制，轉(zhuǎn)入安全生產(chǎn)。本文詳細(xì)介紹了兩次護(hù)爐過程中所采取的技術(shù)措施及得到的經(jīng)驗總結(jié)。

`表1 宣鋼1#高爐開爐后歷年技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

1 爐缸炭磚溫度升高情況

開爐后不論是出現(xiàn)重大生產(chǎn)事故還是冷卻壁漏水、停爐檢修都會對爐缸碳磚造成一定的損壞，加劇爐缸碳磚的侵蝕，特別是爐役后期，部分爐缸炭磚溫度出現(xiàn)不同程度的升高現(xiàn)象時，尤其是鐵口區(qū)域，甚至出現(xiàn)了相鄰部位碳磚溫度升高的現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅安全生產(chǎn)，爐缸碳磚溫度升高情況見表2。

表2 宣鋼1#高爐爐缸炭磚溫度升高情況統(tǒng)計

宣鋼1#高爐爐缸碳磚溫度位置見表3。2018年4月14日1#鐵口倒場停用后，1#鐵口區(qū)域爐缸碳磚溫度T559呈快速升高趨勢，見圖1。2019年11月使用3#鐵口期間，由于鐵口區(qū)域渣鐵環(huán)流侵蝕加劇以及末期生產(chǎn)，造成T482溫度升高， 11月30日上升至534 ℃，見圖2，嚴(yán)重威脅安全生產(chǎn)。

2 高效綜合護(hù)爐技術(shù)措施

由于宣鋼1#高爐已經(jīng)處于爐役末期，爐缸炭磚均存在不同程度的侵蝕，所以這兩次護(hù)爐采取整體護(hù)爐與局部護(hù)爐相結(jié)合的方式。通過采取多種護(hù)爐措施，同時增加監(jiān)測手段，另外還要處理好護(hù)爐與強化冶煉的矛盾。

表3 宣鋼1#高爐各爐缸碳磚溫度位置

圖1 2018年4月爐缸炭磚T559溫度變化趨勢 圖2 2019年11月爐缸炭磚T482溫度變化趨勢

2.1 提高鈦負(fù)荷，整體護(hù)爐

TiO2還原后所形成的TiC、TiN以及固溶體Ti(C,N)熔點較高，會在冷卻強度大的部位沉積，即侵蝕較嚴(yán)重的部位，形成保護(hù)層，達(dá)到護(hù)爐的目的。由于工藝布置的特點，如果提高燒結(jié)礦TiO2含量，會造成其它不需要護(hù)爐操作的高爐鈦負(fù)荷升高，所以選擇配加鈦礦護(hù)爐。2018年4月根據(jù)T599溫度上升情況，配加鈦礦1.5t/批并增加用量至2.0t/批，PB塊礦由11%逐步減少至5%，提高鈦負(fù)荷至8 kg/t(Fe)以上。隨著爐役的延長，不僅鐵口區(qū)域爐缸碳磚溫度多次升高，其它部位碳磚溫度也出現(xiàn)升高現(xiàn)象，存在一定的安全隱患。進(jìn)入2019年后階段性配加鈦礦，鈦負(fù)荷維持8 kg/t以上。2019年11月T482溫度升高，水溫差0.35 ℃，熱流強度11000 MCal/h·m2，并且侵蝕區(qū)域不斷擴(kuò)大，增加鈦礦配比至2.0 t/批，鈦負(fù)荷達(dá)到10 kg/t(Fe)以上，生鐵中[Ti]含量達(dá)到了0.100%至0.150%之間。

宣鋼1#高爐2018年至2019年入爐鈦負(fù)荷見圖3，鈦礦化學(xué)成分見表4。

圖3 宣鋼1#高爐2018年至2019年鈦負(fù)荷變化趨勢

2.2 調(diào)整高爐操作參數(shù)

生鐵[Si]由0.25%～0.40%提高至0.35%～0.50%，促進(jìn)鈦還原，爐渣堿度提高至1.20～1.25倍，生鐵含硫低于0.025%，生鐵一級品率≥95%，嚴(yán)禁低爐溫高硫，利于形成石墨碳和鈦沉積保護(hù)層。2018年生鐵一級品率98.48%，2019年1月至11月一級品率99.38%。

表4 鈦礦化學(xué)成分(%)

2.3 加強鐵口維護(hù)

加強鐵口維護(hù)，鐵口深度控制在3.0 m至3.2 m，鐵口深度合格率100%，嚴(yán)禁潮鐵口出鐵、悶炮操作，減少燒鐵口次數(shù)，保持全風(fēng)高壓堵口率，使用含鈦炮泥。維護(hù)鐵口泥包完整，提高鈦負(fù)荷后，及時打開鐵口，避免鐵前憋風(fēng)，破壞高爐順行，避免崩料、懸料。使用含鈦炮泥后，鐵口深度容易維護(hù)，鐵口抗渣鐵沖刷能力強，鐵口區(qū)域碳磚溫度呈緩慢下降趨勢。

2.4 堵風(fēng)口護(hù)爐，擴(kuò)大局部死區(qū)

2018年4月由于提高鈦負(fù)荷和調(diào)整高爐操作參數(shù)后，護(hù)爐效果不明顯，爐缸炭磚T559溫度持續(xù)升高，4月27日爐缸炭磚T559溫度升高至563℃，水溫差0.5℃，熱流強度達(dá)到了17000 MCal/h·m2，休風(fēng)堵該部位上方的27#風(fēng)口，并且風(fēng)口長度由585 mm加長至615 mm，擴(kuò)大局部死區(qū)，減輕環(huán)流侵蝕，送風(fēng)風(fēng)口面積由0.3285 m2縮小至0.3190 m2。鑒于爐缸的侵蝕狀況，2018年以來風(fēng)口全部使用長度615 mm的風(fēng)口，2019年在相應(yīng)部位使用了5個長度635 mm的風(fēng)口。2019年11月30日T482溫度上升至534 ℃，休風(fēng)堵該方位的17#、18#風(fēng)口后，T482溫度下降至正常范圍內(nèi)，12月9日捅開17#風(fēng)口，長期堵一個風(fēng)口，送風(fēng)風(fēng)口面積0.3153 m2，限產(chǎn)200 t/d控制冶煉強度。堵風(fēng)口限制冶煉強度護(hù)爐效果較好。

2.5 爐底爐缸部位灌漿

2018年利用休風(fēng)機(jī)會，對爐底、爐缸部位進(jìn)行灌漿，灌漿材質(zhì)為碳質(zhì)爐基密封固化料，填充縫隙，提高導(dǎo)熱性。由于碳質(zhì)爐基密封固化料含有一定的揮發(fā)份，經(jīng)過一段時間后會形成新的縫隙，導(dǎo)熱性能下降。2019年改用鋁質(zhì)灌漿料，消除縫隙提高灌漿效果，降低灌漿成本，并處理爐基泄露煤氣，封閉、堵塞煤氣通路，效果較好。

2.6 控制有害元素

有害元素不僅影響高爐的穩(wěn)定順行，還影響高爐長壽，加劇碳磚的侵蝕，所以必須對有害元素進(jìn)行控制。首先制定進(jìn)廠原料各種有害元素含量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：鋅≤0.025%，鉀≤0.1%，鈉≤0.15%等，嚴(yán)格執(zhí)行進(jìn)廠檢驗標(biāo)準(zhǔn)。其次，原料進(jìn)廠后分類堆存，實行插牌管理，防止混料。第三，合理配礦，外粉、精粉、熔劑及返礦等循環(huán)物料的配比按53:17:30的比例燒結(jié)，高低搭配，確保燒結(jié)礦和球團(tuán)礦有害元素含量可控。2018年以后宣鋼1#高爐鋅負(fù)荷低于350 g/t，堿金屬低于3 kg/t。

2.7 增加爐底冷卻水量及局部外噴水

提高軟水流量至設(shè)計值4000 m3/h，從爐體撥水，爐底軟水流量提高至600 m3/h，空冷器風(fēng)扇全開，降低水溫。同時在碳磚溫度高的區(qū)域進(jìn)行外噴工業(yè)水，進(jìn)一步提高爐缸部位的冷卻效果。

2.8 增加檢測手段

為加強爐缸碳磚溫度的監(jiān)測，安裝了水溫差在線監(jiān)測和貼片式爐殼溫度在線監(jiān)測，實時、連續(xù)監(jiān)測水溫差和爐殼溫度的變化情況，可追溯歷史記錄。貼片式爐殼溫度在線監(jiān)測安裝簡單易行，可隨時變更監(jiān)測位置，實現(xiàn)無線通訊，精度較高。同時手動紅外測溫槍測量爐殼溫度作為補充。目前爐殼溫度低于35 ℃，水溫差低于0.3 ℃。

3 高效護(hù)爐效果

3.1 爐缸炭磚溫度下降

2018年4月護(hù)爐操作，從配加鈦礦至爐缸炭磚T559溫度低于250 ℃，歷時23天，2019年11月份護(hù)爐操作，至爐缸碳磚T482溫度下降至安全范圍內(nèi)，歷時36天，時間短，效果良好，在較短的時間內(nèi)消除安全隱患。

3.2 護(hù)爐與強化并重

由于配加鈦礦提高鈦負(fù)荷幅度不大，生鐵中鈦含量不是很高，噸鐵渣量增加不多，高爐操作難度不大，氣流分布穩(wěn)定、受控，能夠保持全風(fēng)作業(yè)。為預(yù)防護(hù)爐操作造成鐵水流動性變差，鐵罐結(jié)蓋、結(jié)腮嚴(yán)重，影響正常運行，給高爐外圍和轉(zhuǎn)爐吹煉造成較大影響。為此，研究制定了1#高爐護(hù)爐期間確保鐵罐正常運行的生產(chǎn)組織方案，煉鐵廠負(fù)責(zé)鐵罐運行的過程管控、情況收集和罐況處理工作，鋼軋廠負(fù)責(zé)鐵罐倒鐵和配合罐況處理工作，及時拉兌鐵罐，保障鐵罐正常運轉(zhuǎn)。

宣鋼1#高爐已經(jīng)處于爐役末期，這兩次典型護(hù)爐操作是在爐缸碳磚溫度初期升高階段就引起了足夠的重視，采取了一系列的護(hù)爐措施，嚴(yán)密監(jiān)控，冶煉強度下降0.03 t/m3·d，沒有因過度護(hù)爐而導(dǎo)致爐缸堆積，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)損失較小，不影響后續(xù)高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的改善，較好地解決了護(hù)爐與強化的矛盾。2018年4月份護(hù)爐操作前后技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表5。

表5 宣鋼1#高爐護(hù)爐前期、期間、后期高爐主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比

4 結(jié)語

(1)由于高爐處于爐役末期，在爐缸炭磚溫度升高階段就引起足夠重視，采取一定的護(hù)爐措施，宣鋼1#高爐兩次護(hù)爐，是在爐缸炭磚溫度上升階段沒有超過警戒值，就采取護(hù)爐措施的，把握護(hù)爐時機(jī)比較合適。

(2)護(hù)爐操作是采取多項、綜合措施，才能起到護(hù)爐作用，尤其是堵風(fēng)口限制冶煉強度和使用長風(fēng)口效果明顯。

(3)在高爐處于爐役后期，要樹立長期護(hù)爐觀念，維持一定的鈦負(fù)荷水平，加強鐵口維護(hù)，調(diào)整下部送風(fēng)制度，改善原燃料條件，提高焦炭熱強度，減輕環(huán)流侵蝕，降低有害元素含量，達(dá)到高爐長壽與改善技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的統(tǒng)一，做到長壽與強化的統(tǒng)一。