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        鞍鋼2 號3200 m3 高爐降料線停爐大修及開爐快速達(dá)產(chǎn)實(shí)踐

        2023-08-15 02:16:50邵思維楊長亮李林春姜喆劉炳南
        鞍鋼技術(shù) 2023年4期
        關(guān)鍵詞:鐵口爐缸爐料

        邵思維,楊長亮,李林春,姜喆,劉炳南

        (1. 海洋裝備用金屬材料及其應(yīng)用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,遼寧 鞍山 114009; 2. 鞍鋼集團(tuán)鋼鐵研究院,遼寧 鞍山 114009; 3. 鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠,遼寧 鞍山 114021)

        鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠2 號高爐(3200 m3)于2020 年3 月4 日降料線停爐大修,重新砌筑爐缸。通過采取前期物理洗爐、富氧降料線、合理殘鐵口位置計(jì)算等措施,并應(yīng)用柔性電偶和鐵口泥套整體澆注等新技術(shù),壓縮了停爐大修工期;通過科學(xué)合理的開爐配料計(jì)算及組織操作,實(shí)現(xiàn)了高爐開爐72 h 快速達(dá)產(chǎn),本文對此做一介紹。

        1 停爐大修

        1.1 降料線準(zhǔn)備及操作

        高爐于2020 年2 月10 日開始物理洗爐,生鐵[Si]含量由0.40%提至0.60%,鐵水測溫>1 510 ℃,至3 月2 日預(yù)休風(fēng)前入爐堿度降低至1.44,3 月2 日預(yù)休風(fēng),減輕焦炭負(fù)荷20%,入爐焦比580 kg/t,輕負(fù)荷料裝至爐腰下沿,終渣堿度控制在0.99,預(yù)休風(fēng)控制料線在10 m,布蓋面焦20 t[1]。

        3 月3 日18:15 開始送風(fēng)降料線,采取先快后慢策略,前期大風(fēng)量加至4 900 m3/min,19:00 富氧12 000 m3/h 以加快降料線進(jìn)度。 高爐休風(fēng)出鐵情況見表1。 20:30 出第1 次鐵,累計(jì)出3 次鐵,共計(jì)856 t。

        表1 高爐休風(fēng)出鐵情況Table 1 Tapping of BF during Blowdown

        高爐降料線參數(shù)變化情況見圖1。 3 月3 日22:00 停止送氧,22:21 出現(xiàn)第一次較明顯爆震。3 月4 日4:10 開始放散,停止回收煤氣,風(fēng)壓維持在30 kPa,目的是燃燒焦炭,減少扒爐缸工作量[2];8:18 休風(fēng)結(jié)束,共計(jì)14 h,合計(jì)打水2 290 t。 頂溫先期按照≤300 ℃控制,后期按照≤400 ℃控制,實(shí)際全程頂溫未超過300 ℃,未出現(xiàn)強(qiáng)烈爆震;頂壓極值控制在160 kPa 以下,總體高效安全地完成了降料面至風(fēng)口區(qū)域的目標(biāo)。 但由于安裝水槍水量缺少精確調(diào)節(jié)裝置,且非霧化水槍打水量偏大,更易發(fā)生爆震,限制了風(fēng)量大小和降料線的速度。 國內(nèi)一些企業(yè)安裝霧化水槍,打水量可控制在1 000 t 左右,進(jìn)而能夠維持更大風(fēng)量,加快降料線進(jìn)程[3]。

        圖1 高爐降料線參數(shù)變化情況Fig. 1 Changes of Parameters for Dropping Stock Line at BF

        1.2 殘鐵口的選擇及出殘鐵實(shí)績

        高爐爐底采用五層滿鋪超微孔炭磚+二層陶瓷墊結(jié)構(gòu)。 經(jīng)計(jì)算,爐底侵蝕程度較輕,陶瓷杯墊仍剩余280~300 mm,因此本次殘鐵口位置選在東南方向1#鐵口下方一層陶瓷杯與五層滿鋪炭磚上表面之間,考慮燒鐵口上傾200 mm,殘鐵口標(biāo)高為5 995 mm。

        殘鐵理論量計(jì)算公式[4]為:

        式中,P為殘鐵量,t;K為殘鐵系數(shù);D為爐缸直徑,m;H為爐底侵蝕深度,m;δ為鐵水密度,t/m3,取7.0 t/m3。K一般為0.4~0.6,侵蝕嚴(yán)重的爐底取上限,較輕取下限,本次取0.4。 鐵口中心線到五層滿鋪炭磚上部為2 805 mm,陶瓷杯底侵蝕500 mm,合計(jì)為3 305 mm,計(jì)算殘鐵量為0.4×0.785×12.42×3.305×7.0=1 116 t。

        3 月5 日9:30 開始燒殘鐵口眼,11:30 出鐵,殘鐵口深度約800 mm。 鐵水溫度適宜、流動(dòng)性良好,13:30 鐵水流變小,13:50 鐵水見渣,14:10 堵殘鐵口眼,歷時(shí)2 h40 min,累計(jì)出殘鐵量669.01 t。從最后扒爐缸結(jié)果看,爐內(nèi)仍殘余厚度約600~800 mm 的渣鐵混合物,重量約428 t,采取挖掘機(jī)清理,歷時(shí)5 天。

        1.3 首次應(yīng)用于大修的新技術(shù)

        (1)應(yīng)用柔性熱電偶和環(huán)形光纖。 更換全部爐缸炭磚和陶瓷杯,共安裝497 個(gè)獨(dú)立柔性熱電偶,同時(shí)在二層至四層環(huán)炭交界處的搗料之間安裝3 圈環(huán)形光纖,實(shí)現(xiàn)對象腳部位的360°溫度監(jiān)控。

        (2)高爐鐵口泥套整體澆注(見圖2)。采用預(yù)制件和澆注料直接整體澆注出泥套形狀,提高泥套強(qiáng)度的同時(shí),降低爐前作業(yè)強(qiáng)度,尤其減少開爐后的鐵口噴濺。

        圖2 鐵口泥套整體澆注Fig.2 Integrated One-piece Pouring for Taphole Mud Sleeves

        (3)鐵口孔道煤氣導(dǎo)出管由澆注料改用新型炮泥填充,在高溫烘爐條件下保證鐵口孔道完整性,并促進(jìn)開爐第一次堵炮時(shí)新炮泥與原有孔道內(nèi)炮泥的融合。

        2 開爐準(zhǔn)備

        2.1 熱風(fēng)爐及高爐烘爐

        熱風(fēng)爐烘爐18 天,烘爐曲線見圖3。高爐烘爐采取風(fēng)口間隔安裝16 個(gè)Φ108 mm 烘爐加熱管方式,加熱管布局為一根伸到爐缸中心6.2 m 處,其余等分為兩環(huán),分別距爐缸內(nèi)襯2 m 和4 m,縱向距爐底上層保護(hù)磚1 m。 烘爐風(fēng)量控制在4 000~4 600 m3/min,以頂溫不超過300 ℃為準(zhǔn),追求最大風(fēng)量。高爐烘爐完畢后留4 根烘爐導(dǎo)管,以快速加熱爐缸;同時(shí)在4 個(gè)鐵口安裝煤氣導(dǎo)出管[5]。

        圖3 烘爐曲線Fig. 3 Curves on Furnace Drying

        2.2 爐缸填充和開爐料計(jì)算

        合理的多段開爐配料方案,需兼顧開爐初期的渣鐵流動(dòng)性和熱狀態(tài)[6];本次開爐爐缸采用凈焦和枕木進(jìn)行填充。爐缸底部凈焦填150 t,枕木填充至風(fēng)口下沿0.3 m 處。開爐料全爐焦比取3.5 t/t,正常料取750 kg/t,焦炭批重取18 t,凈焦裝至爐腹1/2 處,爐身1/8 以下為空料,以上為正常料。 裝入品種和數(shù)量、O/C 相同的料批稱為一段,本次選擇15 段。 高爐開爐料各段焦炭負(fù)荷見表2。

        表2 高爐開爐料各段焦炭負(fù)荷Table 2 Coke Load of Furnace Burden at Each Stage during Blowing-in of BFt/t

        正常爐料結(jié)構(gòu)為“70%燒結(jié)礦+30%球團(tuán)礦”,配加石灰石、硅石、菱鎂石、錳礦調(diào)劑。開爐料計(jì)算遵循渣比1 000 kg/t 原則,提高球團(tuán)礦比至46%。

        2.3 送風(fēng)參數(shù)的選擇

        高爐采用局部堵風(fēng)口方式開爐,共計(jì)32 個(gè)風(fēng)口,風(fēng)口直徑120 mm,全風(fēng)口面積0.361 7 m2。 根據(jù)出鐵鐵口方位開26 個(gè)風(fēng)口送風(fēng)(堵6 個(gè)風(fēng)口),風(fēng)口長度全部采用620 mm,實(shí)際點(diǎn)火送風(fēng)面積為0.293 9 m2,采用高風(fēng)溫點(diǎn)火,確保高爐點(diǎn)火送風(fēng)后風(fēng)溫在700 ℃以上。

        3 開爐實(shí)績

        3.1 送風(fēng)點(diǎn)火和參數(shù)恢復(fù)

        2020 年5 月8 日0:58 高爐正式點(diǎn)火送風(fēng)。送風(fēng)初始狀態(tài),風(fēng)量2 000 m3/min,風(fēng)容比0.625,風(fēng)壓0.050 MPa,初始風(fēng)溫過低僅550 ℃。 為了提高風(fēng)溫,打開8 個(gè)風(fēng)口視蓋,至風(fēng)溫升至700 ℃,陸續(xù)關(guān)閉全部風(fēng)口視蓋[7]。1:20 焦炭開始燃燒,至1:40 送風(fēng)風(fēng)口全部變亮。 送風(fēng)同時(shí)進(jìn)行人工煤氣取樣,連續(xù)兩次煤氣檢測的O2含量<0.5%,開始接收煤氣。 4:50 第1 批料入爐,初始上料入爐焦比750 kg/t,入爐堿度1.05,用錳礦1.4 t。 開爐制度為點(diǎn)火6 h 以后,爐頂煤氣中CO2含量逐步上升,壓差逐步上升,表明礦石開始還原軟化,至點(diǎn)火12 h 以后軟熔帶形成,此時(shí)要注意壓差的控制。軟熔帶形成后風(fēng)量逐步提高至正常風(fēng)量的70%~80%[8]。

        點(diǎn)火18 h 出鐵后,風(fēng)量隨即恢復(fù)至正常風(fēng)量的90%。 5 月9 日恢復(fù)全風(fēng)狀態(tài),風(fēng)量5 500 m3/min,風(fēng)壓0.37 MPa,中心及邊緣兩股氣流趨于穩(wěn)定,制度調(diào)整為。 風(fēng)口打開4 個(gè),余下2 個(gè)風(fēng)口未打開。 5 月11 日7:30送氧3 500 m3/h,至5 月13 日風(fēng)口全開。入爐焦比降至330 kg/t,[Si]含量降至0.7%~0.9%。 期間焦炭負(fù)荷的提升和堿度的提升按預(yù)設(shè)目標(biāo)實(shí)施,高爐開爐72 h 各項(xiàng)參數(shù)恢復(fù)進(jìn)度見圖4。

        圖4 高爐開爐72 h 各項(xiàng)參數(shù)恢復(fù)進(jìn)度Fig. 4 Recovery Progress of Various Parameters on BF after Blowing-in for 72 h

        3.2 出鐵組織和造渣制度

        開爐出鐵的難易取決于爐缸的加熱溝通,本次開爐4 個(gè)鐵口均安裝煤氣導(dǎo)出管點(diǎn)火后一直燃燒,加熱爐缸的同時(shí)溝通鐵口與風(fēng)口[8];出鐵時(shí)機(jī)的選擇:通過實(shí)時(shí)計(jì)算渣鐵面位置,在不憋風(fēng)、不危及風(fēng)口的情況下選擇最佳出鐵時(shí)間[5]。高爐出鐵情況見表3。

        表3 高爐出鐵情況Table 3 Tapping Situation of BF

        點(diǎn)火18 h 后,上料共計(jì)78 批(礦石批重45 t)出第1 次鐵,終渣堿度按0.95 配料并配加錳礦,實(shí)現(xiàn)第1 次鐵順利走砂口,20:00 堵炮。 鐵量共計(jì)240 t,但爐溫較低,[Si]含量為0.35%,[S]含量為0.400%。 出第2 次鐵后及時(shí)調(diào)整為對角出鐵,并及時(shí)倒換,有利于爐缸渣鐵環(huán)流,促使?fàn)t缸均勻活躍[9]。 高爐開爐后爐缸各層熱電偶溫度圓周方向偏差很小。 出第3 次鐵恢復(fù)正常爐溫。

        3.3 快速達(dá)產(chǎn)實(shí)績

        高爐開爐順利,軟熔帶形成期間高爐未出現(xiàn)大減風(fēng)和崩料爐況,合理送風(fēng)布局選擇堵風(fēng)口6 個(gè),均勻分布,開風(fēng)口時(shí)也以均勻打開為原則,利于爐缸均勻活躍。 高爐開爐期間主要參數(shù)見表4。

        表4 高爐開爐期間主要參數(shù)Table 4 Main Parameters on BF during Blowing-in

        高爐開爐18 h 出鐵、開鐵口一次性成功,創(chuàng)造了鞍鋼大型高爐的開爐記錄。高爐實(shí)現(xiàn)了開爐48 h恢復(fù)全風(fēng),72 h 達(dá)產(chǎn),利用系數(shù)達(dá)到2.0 t/(m3·d),且開爐5 天后日產(chǎn)基本穩(wěn)定在7 500 t 水平。

        4 結(jié)語

        鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠2 號高爐停爐大修采用空料線爐頂打水方法,采取物理洗爐、富氧降料線方法使降料線過程縮短至14 h。打水霧化及風(fēng)量的控制是降料線速度及控制爆震的關(guān)鍵。停爐期間采用鐵口泥套整體澆注,解決普遍存在的新開高爐鐵口噴濺。 抑制新開爐鐵口竄潮氣,為后續(xù)及時(shí)出凈渣鐵、快速提升冶煉強(qiáng)度創(chuàng)造條件;同時(shí)通過殘鐵口位置的精準(zhǔn)選擇、 合理的分段式配料、良好的爐缸溝通操作。實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火18 h 出鐵,48 h 恢復(fù)全風(fēng),點(diǎn)火72 h 利用系數(shù)達(dá)到2.0 t/(m3·d)。高爐降料線停爐、開爐恢復(fù)順利并快速達(dá)產(chǎn),值得參考和借鑒。

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