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        宣鋼3#高爐爐型管理研究與生產(chǎn)實(shí)踐

        2021-01-06 02:38:08李云福
        中國金屬通報(bào) 2020年10期
        關(guān)鍵詞:爐型宣鋼鐵口

        李云福

        (河鋼樂亭鋼鐵有限公司,河北 唐山 066300)

        1 概況

        宣鋼3#高爐于2011 年6 月10 日大修擴(kuò)容改造建成投產(chǎn),爐底采用國產(chǎn)大塊炭磚+陶瓷杯結(jié)合水冷爐底的復(fù)合爐襯結(jié)構(gòu)。爐底第一層滿鋪石墨炭塊;第二層滿鋪半石墨炭塊;第三、四層滿鋪二層微孔炭磚;第五層滿鋪超微孔炭磚;爐底最上部砌筑兩層剛玉莫來石磚。爐缸外側(cè)即象腳狀異常侵蝕區(qū)采用8 層超微孔炭磚,其上環(huán)砌5 層國產(chǎn)微孔炭磚。鐵口采用國產(chǎn)剛玉質(zhì)鐵口組合磚。爐體采用全冷卻壁形式,共安裝15 段冷卻壁。爐腹以上部位采用磚壁合一的薄爐襯結(jié)構(gòu)形式,爐腹、爐腰及爐身下部采用三段銅冷卻壁,爐身中上部采用鑲磚冷卻壁。2013 年南鐵口區(qū)域20 號(hào)冷板第一根水管燒壞,造成無計(jì)劃休風(fēng)。2015 年10月3#高爐進(jìn)入中修,主要進(jìn)行九、十段、五段風(fēng)口帶冷卻壁更換,風(fēng)口組合磚更換,鐵口區(qū)域澆注,九段燒損爐皮更換補(bǔ)焊。尤其鐵口區(qū)域徹底清理后美固美特公司整體澆注,鐵口較中修前有明顯改觀[1]。

        2 影響高爐爐型的因素分析

        2.1 宣鋼3#高爐與同級(jí)別高爐爐型比較

        表2 3#高爐爐型與“爐型參數(shù)計(jì)算公式結(jié)果”對(duì)比

        通過與同級(jí)別高爐對(duì)比可以看出,3#高爐比同類型高爐更“矮胖”,其主要原因是,幾次大修過程中,上料系統(tǒng)大部分使用舊有高爐整體框架,爐身高爐遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于同類型高爐[2]。

        2.2 爐缸砌筑結(jié)構(gòu)及材料

        根據(jù)國內(nèi)外高爐設(shè)計(jì)和生產(chǎn)實(shí)踐,宣鋼3#高爐爐缸采用“碳磚+陶瓷杯”結(jié)構(gòu),陶瓷杯是砌筑在碳磚內(nèi)側(cè)陶瓷質(zhì)內(nèi)襯。采用具有低導(dǎo)熱性能的陶瓷杯,目的在于降低碳磚熱面溫度,將800℃~1000℃等溫線應(yīng)力區(qū)盡可能長時(shí)間地控制在陶瓷杯內(nèi),減少碳磚內(nèi)外溫差和應(yīng)力變化,緩解碳磚環(huán)裂變化。同時(shí),陶瓷杯與鐵水化學(xué)反應(yīng)微弱、耐沖刷,并且可以阻止堿金屬對(duì)碳磚的侵入,所以對(duì)碳磚起到很好的保護(hù)作用。

        2.3 高爐本體冷卻壁結(jié)構(gòu)及鑲磚材質(zhì)分析

        宣鋼3#高爐本體采用全冷卻壁結(jié)構(gòu),冷卻壁由爐底延伸至爐喉鋼磚下沿;并且在不同的部位采用不同材質(zhì)和不同結(jié)構(gòu)形式的冷卻壁。冷卻壁的固定方式采用固定點(diǎn)、滑動(dòng)點(diǎn)和浮動(dòng)點(diǎn)相結(jié)合的方式,并在爐殼與進(jìn)出水冷管間采用波紋補(bǔ)償器和保護(hù)套管進(jìn)行密封,適應(yīng)冷卻壁及爐殼的膨脹,避免了水冷管剪斷現(xiàn)象的發(fā)生[3]。

        (1)爐身上部采用了一層倒扣式冷卻壁,使操作爐型與設(shè)計(jì)爐型始終保持一致,冷卻壁經(jīng)噴涂后直接與爐料接觸,減少其對(duì)上部布料的影響。

        (2)爐腹、爐腰、爐身下部是軟熔帶區(qū),該區(qū)是初渣形成區(qū)域,爐溫變化劇烈、熱負(fù)荷大、是爐內(nèi)環(huán)境最惡劣的區(qū)域,本次大修在該區(qū)域爐腹、爐腰、爐身下部的5 段、6 段、7 段采用了銅質(zhì)帶肋冷卻壁及內(nèi)壁噴涂技術(shù)。

        表3 爐體溫度控制標(biāo)準(zhǔn)

        銅冷卻壁因其卓越的導(dǎo)熱能力,在其熱面不僅能夠形成穩(wěn)定的渣皮,而且在渣皮脫落時(shí),也能迅速重新生成渣皮,在渣皮損壞、再形成的過程中,冷卻設(shè)備的溫度越低,形成渣皮的速度越快,冷卻設(shè)備要承受的熱疲勞周期越短,這使得銅冷卻壁的熱疲勞得到抑制。

        銅冷卻壁的高導(dǎo)熱性能,使得壁體實(shí)際最高溫度與最低溫度之比不到0.65,而鑄鐵冷卻壁此值卻高達(dá)0.8 ~0.9,銅冷卻壁能夠承受很高熱沖擊的能力,最高可達(dá)350KW/m2。

        銅冷卻壁的高導(dǎo)熱性能使壁體熱面與爐內(nèi)形成很大的溫差梯度,促使高爐軟溶帶液態(tài)渣牢牢地粘在冷卻壁的熱面,形成穩(wěn)定渣皮,起到保護(hù)自己作用。渣皮的導(dǎo)熱系數(shù)很低,僅有2.0W/(m·k),穩(wěn)定的渣皮具有很高的熱阻,降低了傳到銅冷卻壁的熱流強(qiáng)度,大大減少了熱量損失。

        2.4 冷卻水管布置情況

        3#高爐共有十五段冷卻壁,1 ~4(2 段14#冷卻壁為殘鐵口,3 段18#與20#,42#與44#為鐵口大冷卻壁)、6 ~12 各有44 塊冷卻壁,每塊冷卻壁4 根水管;5 段有27 塊冷卻壁,十三、四段有40 塊冷卻壁,十五冷卻壁比十三、四段每塊冷卻壁少1 根水管,因此必然出現(xiàn)跳管。定義第3 段北鐵口大冷卻壁右側(cè)第一塊冷卻壁為1#冷卻壁,該冷卻壁第1 根水管為1#水管,其他各段冷卻壁號(hào)根據(jù)與此段冷卻壁水管連接關(guān)系定義;北鐵口右側(cè)風(fēng)口為1#風(fēng)口,1#風(fēng)口右側(cè)冷卻壁為五段1#冷卻壁。

        3 宣鋼3#高爐日常爐型管理監(jiān)測分析及操作實(shí)踐

        正常的操作爐型應(yīng)該是既能夠維持生產(chǎn)高效、穩(wěn)定、低耗、優(yōu)質(zhì),又能夠保證長壽的爐型,爐內(nèi)壁面光潔,下料順暢,渣皮穩(wěn)定。所以,建立和完善宣鋼3#高爐的在線爐型管理制度是十分必要的,并通過對(duì)影響操作爐型的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤分析,對(duì)高爐總體工作狀況進(jìn)行評(píng)價(jià),并提出指導(dǎo)高爐的操作意見,以保證和維持爐況穩(wěn)定順行。

        3.1 合理確定日常爐型監(jiān)控的相關(guān)參數(shù),對(duì)高爐運(yùn)行狀況進(jìn)行分析評(píng)價(jià)

        根據(jù)國內(nèi)外爐型管理經(jīng)驗(yàn)和宣鋼高爐煉鐵生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),確定以下相關(guān)爐型監(jiān)控參數(shù)。

        (1)對(duì)爐體熱負(fù)荷跟蹤分析。

        (2)L4 和T8 的確定。為判斷爐體上部煤氣流分布狀況和掌控爐內(nèi)軟容帶的大體形狀及其根部的位置,選取各段溫度平均值定義為T8 值,選取6 段~10 段冷卻壁測溫電偶溫度中最低的4 個(gè)溫度平均值定義為TL4 值。

        (3)爐底和爐缸溫度呈多環(huán)布置,選取各層點(diǎn)偶的最內(nèi)環(huán)的平均值作為標(biāo)準(zhǔn)來判斷爐底爐缸整體工作狀況和侵蝕程度,外面幾環(huán)作為參考,具體數(shù)據(jù)見。

        (4)生產(chǎn)中水系統(tǒng)控制標(biāo)準(zhǔn)。

        高壓工業(yè)水壓力:1.6mpa;

        低壓工業(yè)水壓力:0.65mpa;

        軟水系統(tǒng)壓力:0.8mpa;

        軟水流量:3700±200m3/h;

        膨脹罐壓力:20kpa ~35kpa;

        軟水進(jìn)水溫度:≤45℃;

        系統(tǒng)水溫差:≤10℃;

        爐底水溫差:<0.5℃;

        爐體熱負(fù)荷控制標(biāo)準(zhǔn):8000kcal/h ~10000kcal/h。

        表4 爐底和爐缸溫度具體數(shù)據(jù)

        3.2 日常爐型管理工作標(biāo)準(zhǔn)

        (1)不斷摸索,合理確定日常爐型監(jiān)控的相關(guān)參數(shù)。

        (2)加強(qiáng)對(duì)爐體熱負(fù)荷監(jiān)控:冷卻壁熱負(fù)荷及爐墻熱損失,爐墻襯及冷卻壁體溫度縱向分布等。

        (3)對(duì)渣皮形成及脫落情況監(jiān)控。

        (4)對(duì)氣流分布監(jiān)控:通過爐頂攝像監(jiān)控中心和邊緣氣流分布情況。

        (5)特殊爐況:發(fā)生管道、崩懸料情況等。

        (6)爐缸工作狀況監(jiān)控等。

        (7)對(duì)局部溫度偏高的位置進(jìn)行現(xiàn)場水溫差監(jiān)測,重點(diǎn)區(qū)域安裝水溫差在線監(jiān)測和貼片監(jiān)測爐皮溫度。

        (8)對(duì)于局部溫度長期偏高的位置利用休風(fēng)機(jī)會(huì)進(jìn)行灌漿。

        3.3 爐型參數(shù)偏離正常時(shí)工作標(biāo)準(zhǔn)

        爐型參數(shù)出現(xiàn)偏離控制標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)及時(shí)調(diào)整制度,調(diào)整煤氣流分布,以規(guī)范操作爐型。L4 在3 個(gè)冶煉周期內(nèi)調(diào)整到位;爐體熱負(fù)荷在3 個(gè)~5 個(gè)冶煉周期內(nèi)調(diào)整到位;爐體溫度在5 個(gè)~10個(gè)冶煉周期內(nèi)調(diào)整到位。

        4 結(jié)語

        通過對(duì)宣鋼3#高爐爐型管理研究及生產(chǎn)實(shí)踐,優(yōu)化了3#高爐生產(chǎn)技術(shù)的方案,提升了高爐的綜合冶煉效能,極大地推進(jìn)了宣鋼3#高爐整體技術(shù)進(jìn)步。宣鋼3#高爐第4 代爐齡開爐達(dá)產(chǎn)之后,通過強(qiáng)化生產(chǎn)實(shí)踐和不斷的優(yōu)化分析取得了較好的冶煉效果。并且對(duì)河鋼集團(tuán)新建河鋼樂亭項(xiàng)目高爐開爐生產(chǎn)及高爐穩(wěn)定順行均有實(shí)踐指導(dǎo)意義,特別是為企業(yè)優(yōu)化、總結(jié)爐型管理和日常維護(hù)及爐況穩(wěn)定順行提供有力保障。

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