侯向平，寇棟煒

（陜鋼集團(tuán)漢中鋼鐵有限責(zé)任公司，陜西 勉縣 724200）

1 漢鋼2 280 m3 高爐運(yùn)行概述

漢鋼2 280 m3高爐于2012 年8 月15 日開爐投產(chǎn)，2017 年?duì)t缸“象腳區(qū)”側(cè)壁溫度升高較快，采取了一定護(hù)爐措施繼續(xù)維持生產(chǎn)，2021 年?duì)t缸侵蝕加劇，有燒穿的可能性，加之冷卻壁水管漏水嚴(yán)重，為消除重大安全隱患，于2021 年2 月20 日停爐進(jìn)行大修。4 月18 日大修完后開始裝枕木，4 月19 日開始裝料，從4 月20 日07：58 點(diǎn)火送風(fēng)到4 月21 日10：56第一次出鐵，高爐爐況順行，未出現(xiàn)難行、崩懸料等現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了順利開爐；4 月29 日高爐產(chǎn)量達(dá)到6 769.99 t，燃料比降至517.2 kg/t，實(shí)現(xiàn)了快速達(dá)產(chǎn)達(dá)效的目的。

2 開爐配料計(jì)算

2.1 配料計(jì)算參數(shù)選擇的優(yōu)化

配料計(jì)算是在開爐中起著至關(guān)重要的作用，配料計(jì)算科學(xué)合理，有利于高爐順利開爐。根據(jù)行業(yè)2 000 m3級(jí)高爐開爐實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，依據(jù)漢鋼2 280 m3高爐爐型、原燃料條件、風(fēng)溫使用水平以及設(shè)備狀況等開爐工藝條件優(yōu)化配料計(jì)算參數(shù)。

1）開爐料組成：焦炭+燒結(jié)礦+球團(tuán)礦+高硅塊礦+溶劑。

開爐送風(fēng)前裝入的爐料必須要求具有高渣量以便在爐內(nèi)快速形成保護(hù)渣皮，結(jié)合漢鋼現(xiàn)有原燃料條件，為提高渣量和改善渣鐵流動(dòng)性，配加了部分高硅塊礦和錳礦。

2）開爐方式：爐底爐缸裝枕木開爐。

因漢鋼鐵運(yùn)線換下來的舊枕木較多，所以采用枕木開爐，且枕木易燃燒，送風(fēng)后枕木燃燒快，爐料易于松動(dòng)下降，有利于開爐爐況順行。

3）開爐料焦比：總干焦比為3.0 t/t，負(fù)荷料焦比為0.9 t/t。

開爐料總焦比選擇非常重要，選得過高，不僅費(fèi)用高，還會(huì)造成高溫區(qū)上移的不良后果；選得過低會(huì)造成爐缸溫度不足，渣鐵排出困難，甚至爐缸凍結(jié)。合理的開爐負(fù)荷料焦，可以確保開爐順利，一旦開爐順利，后續(xù)負(fù)荷料加重幅度即可加大。

4）爐渣堿度R2：含凈焦堿度為0.95，不含凈焦堿度為0.97。

開爐爐渣堿度應(yīng)控制在0.95～1.0，爐渣中w（MgO）為8%～12%，為保證開爐初期的渣鐵流動(dòng)性，適當(dāng)配加錳礦保證鐵中w（Mn）≥1.0%。

5）焦炭批重：14 000 kg/批。

結(jié)合2 280 m3高爐爐型和開爐料焦比，為了保證料柱中一定的焦層厚度，確定焦炭批重為14 000 kg/批。

6）預(yù)計(jì)生鐵成分如表1 所示。

表1 預(yù)計(jì)生鐵成分

7）元素還原率如表2 所示。

表2 元素還原率

8）爐料壓縮率如表3 所示。

表3 爐料壓縮率

2.2 原燃料性能及爐容

1）原燃料化學(xué)成分分析如表4 所示。

表4 原燃料化學(xué)成分分析表

2）焦炭工業(yè)分析如表5 所示。

表5 焦炭工業(yè)分析表

3）焦炭灰分分析如表6 所示。

表6 焦炭灰分分析表 %

4）高爐有關(guān)參數(shù)如表7 所示。

表7 高爐有關(guān)參數(shù) 單位：m

5）高爐各部位裝料容積如表8 所示。

表8 高爐各部位裝料容積表 單位：m3

2.3 配料計(jì)算

1）空焦組成：凈焦+白云石

白云石的熔劑有效性=42.11%-0.67%×0.95=41.47%。

由計(jì)算得空焦組成為：焦炭（濕）14 000 kg、白云石1 800 kg。

2）枕木裝到風(fēng)口中心線水平下300 mm 處，然后用枕木沿爐缸圓周方向?qū)L(fēng)口支護(hù)（用騎馬釘固定好），防止裝開爐料過程中砸壞風(fēng)口，爐缸中間堆積15 m3小包。

3）爐缸及爐腹裝凈焦與少部分空焦，凈焦批數(shù)16 批，空焦批數(shù)5 批。

4）爐腹凈焦后加一批溶劑料如表9 所示。

表9 爐腹凈焦后加一批溶劑料

5）爐腰裝空焦10 批。

6）爐身和爐喉裝負(fù)荷料和空焦。

根據(jù)總焦比及爐身和爐喉的填充體積計(jì)算需裝負(fù)荷料22 批，空焦25 批；A，B，C，D，E 五段負(fù)荷料與空焦批數(shù)如表10 所示。

表10 五段負(fù)荷料與空焦批數(shù) 單位：批

2.4 總的計(jì)算結(jié)果及裝配料順序（見表11）

表11 漢鋼2 280 m3 高爐開爐裝配料表

綜上所述，得出總干焦比為3.0，不計(jì)凈焦渣堿為0.97，渣中w（MgO）為10.5%，渣中w（Al2O3）為17.8%。

3 開爐裝料

3.1 裝鋪底焦及枕木

漢鋼2 280 m3高爐于4 月18 日07：05 開始裝鋪底焦2C，C=14 t，因時(shí)間緊，烘高爐用的導(dǎo)管及頂棚約20 t 鋼材都留在爐底未運(yùn)出見圖1，鋪底焦裝完后開始裝枕木（鐵運(yùn)線換下來的舊枕木），枕木裝至風(fēng)口中心線以下見圖2。

圖1 漢鋼2 280 m3 高爐裝鋪底焦前爐底圖

圖2 漢鋼2 280 m3 高爐爐缸裝枕木圖

3.2 裝料時(shí)布料矩陣進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整

4 月19 日12：56 開始裝開爐料，并由北科億力公司進(jìn)行裝料測(cè)量。在第一段凈焦裝入過程中，采用單環(huán)小角度布料；在第二段空焦裝入過程中，開始采用多環(huán)小角度布料；從第三段負(fù)荷料開始對(duì)焦炭、礦石采用分檔位、多環(huán)布料方式。隨著料線的變化，用激光掃描料面，測(cè)量料線及平臺(tái)寬度和漏斗深度，逐漸變換角位，進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，確保了高爐布料合理，為順利開爐打下良好的基礎(chǔ)。通過這次裝料測(cè)量及布料矩陣動(dòng)態(tài)調(diào)整的實(shí)踐，初步確定了2 280 m3高爐的合理布料矩陣為

3.3 裝料測(cè)量

高爐開爐時(shí)對(duì)裝料設(shè)備的性能及布料參數(shù)進(jìn)行測(cè)試是一代爐齡唯一的機(jī)會(huì)，利用它可以找到高爐自身的裝料規(guī)律，為正確建立高爐布料制度提供重要依據(jù)。2 280 m3高爐在裝開爐料時(shí)進(jìn)行了裝料的實(shí)際測(cè)量，主要測(cè)定了料流落下軌跡，不同料線深度溜槽11個(gè)布料檔位角度及落點(diǎn)位置和料面形狀等，通過這些測(cè)量可以初步確定高爐的布料矩陣，后續(xù)布料制度的調(diào)整僅僅通過微調(diào)就完成了向正常操作制度的過渡。

3.3.1 不同料線深度溜槽11 個(gè)布料檔位落點(diǎn)位置（見表12）

表12 漢鋼2 280 m3 高爐不同料線深度溜槽11 檔位的落點(diǎn)位置數(shù)值 單位：mm

3.3.2 不同料線深度溜槽11 個(gè)布料檔位角度（見表13）

表13 漢鋼2 280 m3 高爐不同料線深度溜槽11 檔位的角度值

3.3.3 料面形狀

本次裝料測(cè)試過程中，針對(duì)爐料在不同料線深度時(shí)，采用3D 激光掃描技術(shù)測(cè)試高爐爐內(nèi)料面形狀變化見圖3，裝料過程中料面一直呈漏斗狀，有利于點(diǎn)火后將煤氣流向料柱中心引和料柱的整體松動(dòng)，整體料柱自下而上始終保持了中心焦炭，并將礦石以及輔料在裝料過程中布在平臺(tái)處，實(shí)現(xiàn)了爐內(nèi)合理的開爐料基本架構(gòu)，而且在爐料均勻性來看，料面控制基本穩(wěn)定。4 月20 日02：30 整個(gè)開爐料裝完，測(cè)得料線為1.41 m，從爐頂大方孔觀察料面，是一個(gè)合理的“平臺(tái)+漏斗”形狀見圖4，平臺(tái)寬約1.3 m，漏斗深約2.1 m，料面形狀較理想為順利開爐打下良好的基礎(chǔ)。

圖3 漢鋼2 280 m3 高爐裝開爐料料面剖面疊加效果圖

圖4 漢鋼2 280 m3 高爐開爐料裝完后的料面圖

4 開爐操作

4.1 點(diǎn)火送風(fēng)

為保證爐缸工作的均勻及風(fēng)速，此次開爐28 個(gè)風(fēng)口直徑都是Φ110 mm，風(fēng)口面積為0.266 m2，采用均勻堵6 個(gè)（4、8、12、17、21、25 號(hào)）風(fēng)口送風(fēng)，送風(fēng)面積為0.209 m2，風(fēng)口比率78.6%。4 月20 日07：58 開始送風(fēng)，風(fēng)溫為700 ℃，08：05 爐內(nèi)火點(diǎn)著，08：25 風(fēng)口全亮，初始風(fēng)壓為23.5 kPa，風(fēng)量為810 m3/min。09：00料線下降（1.41 m→1.52 m），開始正常放料，并逐步加風(fēng)至70 kPa，風(fēng)量為1 300 m3/min，17：20 爐頂煤氣成分化驗(yàn)合格（φ（H2）≤3.0%，φ（O2）≤1.0%），4 月21 日00：40 爐頂溫度≥100 ℃，00：42 高爐引煤氣，引煤氣后逐步加風(fēng)至175 kPa，風(fēng)量為1 510 m3/min，本次開爐從點(diǎn)火送風(fēng)到出鐵，高爐爐況順行，未出現(xiàn)難行、崩懸料現(xiàn)象。

4.2 埋氧槍法鐵口出鐵

在高爐開爐工作中鐵口的處理是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。以前采用的處理方式是在鐵口通道內(nèi)安裝煤氣導(dǎo)出管通到高爐中心區(qū)域，在鐵口通道內(nèi)分為兩節(jié)對(duì)接，鐵管與鐵口孔道之間用搗打料或澆注料密封。高爐點(diǎn)火送風(fēng)后，在風(fēng)口燃燒產(chǎn)生高爐煤氣，一部分下躥到爐缸，從鐵口煤氣導(dǎo)出管排出并用明火點(diǎn)燃，當(dāng)鐵口排出一定渣量時(shí)，將露出爐外的那截導(dǎo)管拔出后用泥炮打泥堵口，等到需要出鐵時(shí)再次用開口機(jī)開鐵口出鐵。由于鐵口見渣堵口到正式開鐵口出鐵的時(shí)間比較長(zhǎng)，鐵口通道內(nèi)的炮泥過分燒結(jié)，非常堅(jiān)硬，開鐵口時(shí)開口機(jī)無法鉆透，需要使用氧氣燒鐵口，整個(gè)開口過程繁瑣復(fù)雜，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，因長(zhǎng)時(shí)間打不開鐵口影響后續(xù)爐況操作進(jìn)程。

此次2 280 m3高爐開爐對(duì)鐵口的處理進(jìn)行了工藝優(yōu)化，西鐵口按正常安裝煤氣導(dǎo)管，以利于從風(fēng)口燃燒帶下引高溫煤氣加熱爐缸和鐵口區(qū)域，提升爐缸熱量。對(duì)第一次出鐵的東鐵口埋入氧槍，根據(jù)爐缸容鐵量計(jì)算4 月21 日10：56 開始出第一次鐵，鐵水順利從氧槍流出，此項(xiàng)技術(shù)在陜鋼大型高爐上多次成功使用。

4.3 實(shí)施快速降硅

快速降硅至所需水平，有利于高爐順行，并可有效降低爐前工作量，為爐前及時(shí)出凈渣鐵提供了保障，是實(shí)現(xiàn)高爐快速達(dá)產(chǎn)的重要措施。開爐負(fù)荷料焦炭負(fù)荷為2.00，點(diǎn)火送風(fēng)后加料時(shí)焦炭負(fù)荷調(diào)到2.25，高爐引煤氣后焦炭負(fù)荷加到2.40，首次生鐵w（Si）為4.04%，產(chǎn)量為190.19 t，渣鐵物理熱充沛，流動(dòng)性良好，出首次鐵后迅速將焦炭負(fù)荷加到2.56，隨后降硅和降燃料比有序進(jìn)行，當(dāng)天的第四爐鐵w（Si）降至2.3%，開爐的第2 天開始噴煤，生鐵w（Si）降至0.53%，燃料比降至574.8 kg/t；開爐的第9 天高爐產(chǎn)量達(dá)到6 769.99 t，燃料比降至517.2 kg/t；高爐開爐的主要參數(shù)及生產(chǎn)指標(biāo)如表14 所示。

表14 漢鋼2 280 m3 高爐開爐主要參數(shù)及生產(chǎn)指標(biāo)

4 月21 日11：12—13：02 休風(fēng)110 min 處理爐身灌漿料堵死的7 號(hào)和9 號(hào)風(fēng)口；4 月24 日08：46—09：41 休風(fēng)55 min 處理漏風(fēng)的23 號(hào)支管膨脹節(jié)；4月25 日23：45—26 日04：28 休風(fēng)283 min 更換漏風(fēng)的23 號(hào)支管膨脹節(jié)。

5 結(jié)語(yǔ)

5.1 存在的不足

1）開爐料總干焦比按3.0 偏高，應(yīng)按2.8 較適合。

2）烘高爐用的20 t 鋼材都留在爐底未運(yùn)出，開爐時(shí)爐缸過早形成鐵液不利于保護(hù)爐襯。

3）濕焦開爐，點(diǎn)火送風(fēng)后爐頂溫度一直偏低，導(dǎo)致引煤氣延遲。

4）開爐當(dāng)天爐身壓漿，灌漿料堵部分風(fēng)口，影響開爐爐況進(jìn)程。

5）23 號(hào)支管膨脹節(jié)漏風(fēng)，導(dǎo)致高爐休風(fēng)兩次。

6）開爐的第3 天和第4 天爐溫控制偏低，生鐵硅應(yīng)按不低于0.45%控制。

5.2 成功的經(jīng)驗(yàn)

1）在開爐料中配加部分高硅塊礦和錳礦，有利于增大渣量和改善渣鐵流動(dòng)性。

2）配料計(jì)算科學(xué)合理，裝料得當(dāng)，有利于高爐順利開爐。

3）高爐開爐時(shí)對(duì)裝料設(shè)備的性能及布料參數(shù)進(jìn)行測(cè)試是一代爐齡唯一的機(jī)會(huì)，利用它可以找到高爐自身的裝料規(guī)律，為正確建立高爐布料制度提供重要依據(jù)。

4）裝料時(shí)對(duì)布料矩陣進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，確保高爐布料合理，為順利開爐打下良好的基礎(chǔ)。

5）預(yù)埋氧槍法開鐵口在大型高爐開爐是可行的，有利于縮短第一次出鐵的開口時(shí)間。

6）快速降硅至所需水平，有利于高爐順行，并可有效降低爐前工作量，為爐前及時(shí)出凈渣鐵提供了保障，是實(shí)現(xiàn)高爐快速達(dá)產(chǎn)的重要措施。