浅谈龙钢炼铁厂高炉炉前操作及技术应用

浅谈龙钢炼铁厂高炉炉前操作及技术应用

薛伟峰

（陕钢集团龙钢公司炼铁厂）

摘  要：通过对龙钢高炉铁口操作与维护中的存在问题进行分析，得出提高铁口深度合格率是高炉铁口操作与维护的关键，既要控制好铁口的角度、深度、直线度、口径准确度、正点率、出铁均匀率；又要选择合理的开口机、泥炮、钻头和钻杆；同时要确保炮泥质量，通过一系列的措施，龙钢高炉铁口操作与维护有了很大的进步，各项指标明显改善。

关键词：高炉，铁口，操作，维护

1 概述

龙钢炼铁厂拥有高炉5座，1280 m3高炉2座、1800 m3高炉3座。高炉铁口区域是炉缸内最薄弱环节之一，科学合理地维护好铁口是炉前操作的重要工作。近年来，随着龙钢高炉大型化、现代化进程加快，冶炼强度的提高，给炉前操作提出了许多新要求。通过多年的工作实践，在高炉铁口的操作与维护上，龙钢人总结了一套有龙钢特色的操作思路，关键是要把握好炉前操作的主要指标------即铁口深度，角度，直线度，孔道均匀度，出铁正点率等，同时力争放净渣、铁，确保出铁均匀率；二是使用了先进的液压泥炮和开口机，并能科学合理地操作，匹配合理的钻头钻杆，定期更换修补泥套；三是通过不断调整提高炮泥的质量。实现以上三点后，龙钢高炉铁口的操作与维护提到一个新水平，炉前管理上了一个新台阶，这对长期稳定铁口，提高炉前工作效率，降低生产成本以及延长炉底炉缸寿命都起到了很大作用。

2 提高铁口深度合格率

炉前操作指标中最重要的是铁口深度合格率，但是影响铁口深度合格率的原因很多，通过龙钢近年大高炉的操作总结，主要有以下几个方面。

2.1 铁口深度

合理的铁口深度是出净渣、铁的有效保障。铁口深度是指铁口至泥包外壳的实际厚度。要保证有效铁口深度要做好以下几点：①要稳定铁口角度；②有渣口的高炉要放净上渣；③要保证铁口（孔道）直线度；④要稳定打泥时间，保证打泥量，防止漏泥跑泥；⑤提高炮泥质量；⑥选择结构合理的泥炮、开口机；⑦要提高炉前工操作维护水平；⑧科学合理地配置钻头钻杆。合理的铁口深度一般是炉缸原内衬加炉壳厚度的1.2-1.5倍。不同容积高炉对铁口深度要求也不同。

表1  龙钢1280 m³、1800m³高炉铁口深度

2.2 铁口角度

铁口角度与泥包形成的位置有直接关系，位置不定，深度不准。尤其目前使用单连杆无轨开口机的高炉，铁口的角度实际是假想角度，对准铁口的一瞬间是一个设定的度数，当钻进到一定深度，角度就逐渐变大，特别是遇到夹铁、夹渣、泥包断层面时，最后的实际角度甚至超过19°，这样的随意“角度”泥包形成的上下左右位置和理论设计位置相差甚远，很难保证合理的铁口深度。所以每次打泥都要对不稳定的旧铁口孔道进行修补，同时又要在新的位置产生新的泥包。长期以来修补后的旧孔道与新孔道炮泥烧结性差，加之孔道不标准，一受到渣铁的冲刷和侵蚀、铁口坍塌，铁口孔道就变得不规则，铁口变大，这样极容易造成铁口烧穿，严重时会出现跑大流、喷焦，不尽快进行修补会导致铁口冷却壁烧穿。因此，我们选择使用有液压转臂式开口机和液压泥炮，这样结构的开口机、泥炮开堵铁口“稳、准、快”。

2.3 放净渣铁

强调出铁均匀率的同时，要强调放净渣铁，渣铁出不净，堵口炮泥出现漂浮，使铁口连续过浅，同时增加了出渣量。由于孔道不规范，在打泥过程中铁口的修补量过大，影响炮泥的流速，使新泥包壳产生裂纹，泥包减薄，深度达不到要求，孔道变大，控制不住铁水流速，容易出现卡焦、跑焦现象。

3 选择先进合适的开铁口装备

3.1 开铁口机

近几年随着冶炼强度的提高，已基本无人工开铁口，开口机就成了必要工具。开铁口时须稳、准、快。稳：就是在开铁口时开口机整个大臂、行走机架、行走小车的摆动比较大，究其原因有设计结构不合理的一面，另一面是行走小车与轨梁之间间隙太大，特别设备使用到中后期，要对间隙进行定期调整（以能够自动滑行为佳），这样，一是可以减少在钻进中轴向径跳，减少口径误差，保持铁水流速均匀；二是遇到夹铁、夹渣后小车不会遇到坚硬层产生晃动现象。准：就是开口机对准铁口的准确率要达到100%，任何角度的偏移都会破坏泥套，造成堵不住铁口或跑泥现象。快：开铁口的时间越短越好，1280m3高炉要求2-3min，1800m3高炉要求3-5min，退钻时间要求3-7s。

近几年，随着龙钢大高炉的投产，引进了新式的液压开铁口机和泥炮，新设备伴随着新工艺的使用和成熟。新工艺采用的是三步曲即“钻、打、捅”。钻：利用进给机构对钻进机构向前推进。打：在钻进中遇到夹铁、夹渣坚硬层后利用振打机构将其破碎，以保证有效进尺。捅：钻进深度剩余200-300mm后，退出钻杆换上捅杆利用正打机构将铁口打穿。

3.2 钻杆钻头

开口机的钻杆钻头匹配时有严格要求的。以前龙钢人都忽略这一点。钻头过大钻杆过细，钻杆的抗振效果差，钻削过程中发弹，进尺缓慢，对孔道的损坏比较大，孔道比实际钻头直径大6-10mm。钻头小而钻杆粗，排屑效果差，易造成卡钻、闷钻，结成灰铁瘤，影响进尺、退钻，经常发生用氧气烧掉钻头情况。因此，选择合理的钻杆钻头十分重要。

表2 钻杆、钻头配置，mm

钻杆应该选择厚壁（￠13mm*￠38mm）专用扦具钢。它耐高温、抗振打、不易弯曲、再利用率高。不主张使用中厚无缝管（￠22mm*￠38mm）。它耐高温、抗振性能差，易弯曲、断裂。由于弯曲后的钻杆、钻头已失去了有效的切削力，铁口打穿的一瞬间对泥包的破坏很大。所以科学合理地配置钻杆、钻头，对降低铁口区域维护量，保证合理的铁口深度十分重要。

4 铁口泥套制作的改进和泥套的维护

铁口泥套是铁口堵口时铁口与泥炮的工作接触面，以前在小高炉操作中常常由于泥套质量不好造成堵口时出现冒泥、漏泥，严重时造成高炉减风、甚至放风堵口，从而影响铁口深度的稳定和出铁均匀率的提高给高炉稳定顺行造成不利。

4.1 泥套制作的改进

龙钢1-2#号高炉1280m3在投产后，铁口泥套采用捣打料制作，捣打料泥套制作困难、使用寿命短，因泥套破损造成铁口封不上时有发生，给炉前作业和高炉正常生产带来了一定的负面影响。为此开炉四个月后改为浇铸料泥套。具体制作过程是：整体泥套300mm深左右、填充浇铸料、固化、先小火然后大火烘烤，由于浇铸料泥套强度高、不易破损，基本上消除了因泥套破损而引起的减风或常压堵铁口事故。

4.2 泥套的快速修补

用浇铸料制作铁口泥套的时间较长通常需要3-4小时，所以用浇铸料制作泥套时，一般均在休风时进行。当泥套局部破损时，可以采用快速修补法。

4.3 泥套的维护

为了延长泥套的使用寿命，制定了浇铸料泥套维护保养方法。出铁前，铁口区域渣铁要清理干净，泥套完整，表面干净平整。打铁口前先用开口机提前开眼，以防钻歪，在出铁过程中严密切注视铁口泥套，要用氧气将喷溅在泥套的渣铁吹净，保证堵铁口时炮头与泥套吻合严密、不冒泥，如果连续跑泥，应重做泥套。

5 铁口管理

5.1 增加铁口深度

铁口过深,出铁时开铁口的难度增大,维护的难度增大,出铁的各种消耗和工人的劳动强度增大，但能够减少炉缸内的渣铁的环流现象,从而减少渣铁水对炉缸的冲刷,延长高炉的使用寿命。铁口浅,易于维护,铁口好开,但不利于高炉的长寿。铁口浅，由于出铁后炉内的渣铁液面相对较高,不利于高炉的强化冶炼和稳定顺行。所以要结合实际情况制定合理的铁口深度。

   龙钢1-2#高炉1280m3高炉铁口设计深度为2400mm，铁口用组合碳砖砌筑，铁口角度开炉设计角度8°～13°，开炉初期铁口深度为2.4m，铁口工作相对比较稳定，但随着高炉的强化，铁口深度由2400mm降至1800～ 2000mm，铁口深度不能满足高强度冶炼的要求，铁口出铁过程中喷溅比较大。如果出净渣铁、出铁时间较长，主沟两侧堆渣比较严重，炉前工人劳动强度大，容易造成堵不上铁口，而且严重烤烘液压炮，造成使用寿命缩短。考虑到强化冶炼、出渣、出铁的需要，改进炮泥质量，铁口深度由1800～2000mm增至2000～2200mm，效果显著。                  

龙钢3-4#高炉1800m3高炉铁口设计深度为3200mm，铁口用组合碳砖砌筑，铁口角度开炉设计角度7°～12°，开炉初期铁口深度为3.2m，铁口工作相对比较稳定，但随着高炉的强化，铁口深度由3200mm降至2600～2800mm，铁口深度不能满足高强度冶炼的要求，铁口出铁过程中喷溅比较大。如果出净渣铁、出铁时间较长，主沟两侧堆渣比较严重，炉前工人劳动强度大，容易造成堵不上铁口，而且严重烤烘液压炮，造成使用寿命缩短。考虑到强化冶炼、出渣、出铁的需要，改进炮泥质量，铁口深度由2600～2800mm增至2800～3000mm，效果显著。

5.2 控制铁口中心和防止铁口区域漏水

在铁口维护和管理中，铁口中心线的控制也相当重要，若两铁口孔道中心线不在同一水平面上，在同等条件下会发生一个铁口出铁时间长，另一个铁口出铁时间短的现象，出渣出铁量相差较大，这样会给铁口维护和正常生产组织带来困难。为保证铁口中心线位置的准确，规定每半月测量一次铁口中心标高和左右位置，发现偏移及时调整炮嘴中心位置，保证铁口实际孔道上下偏离中心小于50mm，左右偏离中心小于20mm。 如果铁口出现漏水，则铁口喷溅严重、泥套固定不住、铁口维护困难、跑焦炭，因此，发现铁口漏水时，应及时找出漏水原因及漏水位置，并及时进行处理。发现铁口上方风口小套漏水严重时，应及时休风更换。

5.3 控制好打泥量和退炮时间

一般打泥量越大，打泥压力越低，需要退炮时间越长。为了给高炉强化创造条件，经过一段时间的探索，退炮时间由原来的30分钟缩短到20分钟，并且根据铁口的工作状态及炉缸渣铁残存量而选用不同直径的钻头。铁口深度够深，堵铁口时不冒泥。减风及渣铁残存量大时选用直径大的钻头，否则选择直径小的钻头。

表3 龙钢高炉炉前打泥量规定

5.4 提高炮泥质量

炮泥质量对泥包的强度影响很大，特别前几年小型高炉在强化冶炼后，日出铁次数在18次，最多时增加到20次，特别是取消了放上渣工艺后，铁口维护难度增大，因此，对铁口炮泥要求提出了更高的要求，现在的炮泥必须要有足够的耐火度，合适的气孔率，以及抗铁水冲刷、侵蚀能力强，同时要有较好的透气性，易于烘干不裂，烧结性能好，强度高，开口性能好，环境污染小，还要有适当的可塑性等。

近几年龙钢高炉使用的炮泥是无水炮泥。无水炮泥是以刚玉、碳化硅、焦粉、粘土等为主要配料，以二蒽油、树脂等作结合剂。

表4  1280m³ 高炉炮泥配比

表5  1800m³ 高炉炮泥配比

5.5 加强出铁间隔时间管理

   合理的控制出铁间隔时间能够达到均匀出铁的目的,从而减少出铁不均匀对高炉炉况的影响,为高炉强化冶炼创造条件。出铁的间隔时间取决于炉况顺行允许的炉内存渣铁量和炉前出铁前准备工作的作业时间(指堵口后的压炮时间和做出铁准备工作及开口作业所需时间)、铁水罐调配时间及出铁时间(指两个铁口轮流工作)。出铁的间隔时间应控制在合理的范围之内,时间过短,由于产生的渣铁量过少,加上铁口深度不稳定和炉缸工作不均匀等原因的影响,会造成铁口打开后没有渣铁空喷的现象,或由于渣铁很少很快就出空的现象。造成出铁波动大从而影响高炉的稳定和顺行。同时出铁次数也会上升,造成不必要的浪费,增加了工人的劳动强度。出铁间隔时间过长,会造成出铁时间过长,出铁前期炉子压力升高的现象(受憋)，也不利于高炉的强化冶炼和高炉稳定顺行。

龙钢1-2#号高炉利用无水炮泥，它强度高、抗渣铁侵蚀性能好，所以采用铁次少、出铁时间长和出铁间隔短的出铁方式出铁。1-2#号高炉在正常冶炼条件下，出铁间隔必须小于40分钟，每日出铁次数15±1次，铁流量控制3.6吨/分钟，放铁时间控制45-60分钟，并要求在下列情况下立即出铁：①按料批计算存渣铁较多；②铁口打开40分钟不下渣；③铁流小、铁口打开后60分钟出铁不足200吨；④铁水罐配置不足也可提前打开另一个铁口出铁。另外，要求工长对每次铁的理论出铁量进行计算，铁量差不得超过50吨。

龙钢3-4#号高炉利用无水炮泥，它强度高、抗渣铁侵蚀性能好，所以采用铁次少、出铁时间长和出铁间隔短的出铁方式出铁。3-4#号高炉在正常冶炼条件下，出铁间隔必须小于40分钟，每日出铁次数10±1次，铁流量控制4.9吨/分钟，放铁时间控制80-100分钟，并要求在下列情况下立即出铁：①按料批计算存渣铁较多；②铁口打开60分钟不下渣；③铁流小、铁口打开后60分钟出铁不足240吨；④铁水罐配置不足也可提前打开另一个铁口出铁。另外，要求工长对每次铁的理论出铁量进行计算，铁量差不得超过50吨。

6 强化设备点检抓好开口机、泥炮设备日常维护

设备运转正常，可及时将铁口打开，渣铁出净及时堵口。如果对设备重视不够，使设备带病作业，会给炉况造成重大隐患。因此，加强设备管理是减少设备事故的关键，为此，高炉采用了设备点检挂牌制度。首先，对每个设备建立台帐，由当班岗位工负责记录设备情况，同时要求每班岗位工对所辖设备进行点检，每小时一次，所发现的问题要及时通知主控室，由主控室人员负责通知各相关单位，进行检修处理，并将所发现问题及处理结果以文字的形式写在点检记录本上。为了保证岗位工按时按规定路线点检和点检的效果特制定了点检挂牌制度。高炉车间要不定期在相关设备上挂上点检牌，岗位工如果在点检周期内不点检设备发现不到点检牌，则车间对岗位工进行考核，同时奖罚均与工长挂钩。通过实行点检挂牌制，岗位工的责任心得到了加强，设备事故明显减少。

7结语

提高铁口深度合格率对保护好高炉铁口区域起到了至关重要的作用。要提高铁口深度合格率，关键在于控制好铁口的角度、深度、直线度、口径准确度、正点率、出铁均匀率，要选择合理的开口机、泥炮、钻头和钻杆，同时要严格要求厂家控制合理的炮泥配比，提高炮泥质量，同时加强现场无水炮泥的管理，防止水分进入，影响炮泥的强度和硬度。只有通过不断的总结和摸索，大高炉铁口的操作与维护水平才能进一步提高和稳定，才能达到降低生产成本、延长高炉寿命的目的。

参考文献

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[2] 臧中海，姜竟等，世界各国开铁口机分析。 炼铁，2010（5）

[3] 张龙来  宝钢高炉炉前作业技术进步 【J】 炼铁，2005，﹙S1﹚