迁钢高炉特殊炉况的降料面操作

关键词 高炉 降料面 喷涂

1 基本情况

迁钢1号高炉于2004年10月投产，至2007年10月已生产3年，中间未进行过喷涂。1号高炉有效容积2650 m³，30个风口，3个铁口，采用并罐式无料钟，皮带上料。高炉配3座霍戈文内燃式热风炉，混烧焦炉煤气。采用中速磨制粉，直接喷吹工艺。迁钢1号高炉炉体共有16段冷却壁，从炉腹第6段起到炉身上部第15段均为串联软水密闭循环冷却。炉腹第6段、炉腰第7段和炉身下部第8段均为铜冷却壁，每段45块，共计135块，其余位置都是球墨铸铁冷却壁。1高炉投产后，受炼钢不顺的影响，铁水没有去处，慢风、休风比较频繁，最终导致一高炉开炉后长期不顺，煤气分布紊乱，至05年下半年才逐渐转人正常。从06年4月开始到喷涂检修前，炉身10段累计损坏沟头8个，9段损坏沟头1个。炉内开始出现边缘气流不易控制的现象，主要技术经济指标也有一定退步，如表一。为此，公司决定07年11月对一高炉进行喷涂，以利于高炉的长期稳定和长寿。

2 准备工作

2．1 炉内准备

为保证开炉的顺利和减少降料面过程中的爆震，检修前24小时开始加入锰矿和萤石，对炉缸进行清洗。这个阶段要求高炉工长控制好热制度，保持充沛的铁水温度，保证较好的渣铁流动性。由于在正式降料面前要进行3小时的小修，处理炉皮各处漏气、安装炉顶喷水枪等，所以在小修停风前一个冶炼周期炉内一次退至全焦负荷2．81，并停止喷吹。鉴于退至全焦负荷后煤气分布、利用变化很大，所以矿批未作大的变动，由60吨缩到55吨，以减少煤气变化对炉内操作的影响。

一高炉原使用80％的干熄焦和20％的湿熄焦。为了节约优质焦炭，从高炉退全焦负荷起，改为100％的湿熄焦。

根据以前降料面的经验，我们一般在小修停风前加人6批盖面焦，以消除中心死料柱，隔离炉顶的打水，经多次降料面后的观察统计，盖面焦无需超过4个焦批，以免造成无谓的浪费，且延长了降料面的时间，为此，我们决定本次降料面盖面焦使用4个焦批，并全部改为质量稍差的湿熄焦。

2．2 炉外准备

降料面过程中打水效果的好坏直接影响着降料面的速度和设备安全，在降料面前2周时间，由修理人员按技术部门给定的图纸制作降料面专用的喷水枪8只。制作完成后运到炉台备用。

小修停风后，除补焊漏气的炉皮外，主要的工作就是安装8只喷水枪，这8只喷水枪分四个方向均匀配置，按规定要求喷水孔必须对中向下，以保证降料面过程中打水均匀，减少爆震的诱发因素。同时，计器人员调整好雷达探尺的量程，以便用它准确测量料面的实际位置，为控制风量、估算停风时间提供依据。因为一高炉使用煤气自动分析仪，取消了煤气取样机，所以利用小修机会在炉喉人孔位置开孔通过胶管把炉喉煤气引至炉台，以备降料面时取气之用。

3 降料面操作

3．1 退全焦过程

按计划11月5日停风检修，小修安排在11月4日上午，小修完毕即可送风降料面。但小修前炉况出现异常，突出表现在强度低，炉内压量关系紧，炉温不足。

3日已按停风计划(提前24 h)加人锰矿及萤石。白班及中班由于炉温连续偏低，铁水物理热不足且呈下降趋势，扒2．5吨矿退负荷，矿批由62．5 t退至60 t，负荷由5．34退至5．13，但轻负荷料下达后炉温未见明显好转。

4日退全焦负荷，轻负荷料下达后由于矿批显小，煤气不稳定，气流较盛，炉温水平仍然偏低，物理热不足，见表二，铁水质量已出现严重威胁，最终致使高炉小修停风时，风压减至0．035 kg／m²，6#、8#、18#、19#四个风口涌渣，29#吹管烧出，并烧坏中缸。由于渣铁渗透性差，风眼工作不好，高炉被迫4次加减风适应，延误了停风时间。至中午12：15分高炉才停风，12：20打开炉顶人孔，置换点火，安装8根打水管(每个人孔各两根)和煤气取样管，更换29#吹管、中缸。停风时失常的炉况为送风降料面埋下了隐患。

3．2 降料面过程

根据理论计算，此次降料面需耗风2970000立方米，原制定降料面计划时考虑到降料面时间比较充裕，为更多的消耗炉缸的焦炭，减少送风前扒料的工作量，把耗风量向上调整了10％，即为3200000立方米。但异常炉况和小修送风后的操作改变了原来的计划。

送风后压量关系紧，压差高，透气性差，加风困难，送风后一小时二十分料尺仍然不动，被迫减风适应。同时炉内通过降风温等措施，至中班的19点，平均风量只有1354 m³／min，离全风4650 m³／min相距甚远。而此时距15：05分送风已经过去4个小时。降料面的整个进程被大大延后。

随着风温降低和炉外出铁，炉内继续加风，以期多烧焦炭，为炉料活动创造条件，至1 9：55炉内塌料，压量关系好转，炉内抓住时机，迅速提高风量水平，到22：00风量已达到3850 m³／min。此时段炉内小爆震十分频繁，根据煤气分布和雷达探尺示值，料面已进入炉身的下部。鉴于这一情况，炉内无法继续上风，只能维持现状。

虽然爆震比较频繁，但考虑到前期耽误的时间较多，为弥补前期时间，决定维持风量不减风，以加快降料面的速度。随着料面的降低，至23：01发生较大爆震，顶压由1．34 kg／cm²骤然升至2．2 kg／cm²，炉顶2号φ650放散被顶开，炉内只好大幅度减风，并拉开三个φ650放散重新盖好。这次爆震造成30个吹管后端涌进小焦炭及碎末、 6#风口损坏。针对当时情况，经过慎重分析，采取了两项措施，一、测量30个风口水温差，查明风口进风情况。二、坏风口拆开出水，煤水工加强巡检，待降料面结束后再更换。经仔细检查，所有风口进风无异常，没有灌渣的风口。

经过此次爆震，风量水平减至2000 m³／min，但小的爆震依然频繁，为兼顾降料面的速度和设备安全，决定控制压差不大于0．6 kg／cm²，风压不大于1．2 kg／cm²，以控制爆震幅度，防止炉顶放散和洗气系统放散被顶开。这样通过延长高压降料面时间来加快其速度，又可避免提前改常压带来的环境污染及时间延误。按此方法操作后，料面下降比较平稳，到5：15分料面已进入炉缸上沿，高炉开始常压降料面直至5日上午10：50停风。降料面的过程控制见图一。

此次降料面共用时19小时43分钟，耗风2696100 m³，考虑到预降料面耗风约250000m³，误差0．8％，基本接近理论计算值。停风后所见料面较理想：降至风口以下，中心有一个1．5米高的小堆尖。

3．3 位置判断

降料面初期，通过雷达探尺能较精确的知道料面位置。但随着料面降低，打水量增加，小的爆震也多起来，影响雷达探尺的因素越来越多。进人炉身下部后需要通过混合煤气分析并结合雷达探尺一起来确定料面的位置，此时两者的误差还不是很大。料面进入炉腰以下位置时，雷达探尺的示值开始上下波动，随料面下降其示值波动加剧，已经不能正确反应实际的料面深度。这时我们主要依据煤气成分的变化和累计耗风来确定料面的位置。这其中有一个重要的影响因素，就是2 6号风口坏的比较大，漏水严重，煤气中的氢气异常偏高，氢气含量的变化无法作为判断依据。所以只能从CO，CO₂，N₂等的变化来估算，由于氢偏高，煤气成分有一定的滞后，需要结合累计耗风来综合判断。降料面过程中煤气的变化如图二。

4 出铁情况

降料面全过程安排出铁两次。因送风初期加风困难，炉况难行，强度很低，所以第一次铁安排在送风后4．5小时出。小修送风后第一次铁4日的19：38～20：51出铁，20：36见渣，出渣15分钟后堵铁口，共出铁360t，没有喷花。铁温1480℃，［Si］＝1．1，［Mn］＝0．22，［S］＝0．014。

5日的9：10～10：52出第二次铁，见渣时间9：12，出铁40余吨(大沟内)没渣流后堵口，渣量很大，铁样没取到。由于此时已改常压，且风压只有0．6 kg／cm²，约有250吨铁水没有出来，这部分铁量为喷涂后开炉储存了热量，有利于喷涂后第一次铁的顺利排除。

5 几个关键点的探讨

5．1 降料面前炉况顺行十分重要。

从这次降料面的过程看，影响进程的主要因素是降料面前炉况失常。因为小修停风前已出现比较严重的气流状态，导致高炉出现停风困难，炉温不足，渣铁渗透性明显变差。究其原因，我们认为有两点需要注意，一是在装料制度未作改动的情况下，矿批从62．5吨先退60吨，而后又退至55吨，炉内煤气分布发生很大变化，煤气利用率下降，是导致炉温下滑的因素之一。二是在退全焦的过程中，原装料中每批附加的小焦块1．5吨被取消，虽然高炉负荷退至2．81，但如果考虑小焦块的作用，实际负荷仍为3．03，工长未能充分考虑到这一点，也是造成低炉温气流的原因之一。

为此，我们认为，在降料面退全焦负荷时，由于装了制度等未作调整，矿批不易退的太多，应不超过5％，以免煤气分布发生较大变化。同时在退负荷的过程中可以分步退至全焦负荷，给工长操作留一个适应时间，避免炉况突然发生剧变。在使用小焦块的情况下，退全焦负荷时应考虑其影响，适当多退负荷，以利于炉温的平稳过渡。

5．2 风量的使用

降料面初期，料面还在炉身上部，这时风量可以掌握稍大，可以达到全风量的90％以上，加快降料面速度，为后面低风量降料面争取一些时间。随着料面降低要主动降低风量，避免爆震。我们习惯的操作是出现爆震后降低风量，是被动适应的方式，这种方式虽能把风量维持在上限，但对炉顶设备、洗气设备的安全是十分不利的。当料线进人炉腰以下位置时，一旦因为风量偏大出现瞬间的管道时，炉顶的打水与红焦炭发生剧烈反应，形成水煤气爆炸，严重时顶开炉顶放散、洗气放散，甚至堵塞洗气设备，十分危险。迁钢这次降料面中期风量掌握明显偏大，料面进入炉腰位置时还保持了全风量的82％，爆震时顶开炉顶放散就很难避免了。

5．3 降料面的位置

从过去降料面后的情况看，炉腹位置到炉缸上沿一般都会结一层比较厚的渣皮。在日常生产中，此部位也主要是靠渣皮保护，只有形成一定厚度的稳定的渣皮，此部位的温差和热电偶温度才能保持长期稳定，炉况才能顺行，所以料面降至炉腰部位即可。但是问题也随之而来，就是喷涂过程中的反弹料不能扒出，而反弹料是高A1₂O₃物质，下达炉缸后就会破坏炉渣的流动性，造成炉内压力剧升，渣铁流动不畅，给高炉恢复带来困难。特别是原燃料条件不好的高炉，一般都是把料面降到风口带，喷涂后扒净反弹料以利于随后的开炉。但随着高炉操作技术的进步、反弹率的下降、开炉时原燃料的保障等使料面降至风口带越来越不经济合算：一是降料面的时间很长，二是炉腰以下的焦炭被白白烧掉，三是常压后大量烟尘从炉顶放散冒出，造成严重的环境污染。所以料面降至炉腰部位是未来高炉发展的方向，4000立级以上的高炉在不扒反弹料的情况下已成功实现9小时全风全负荷，其它中、小高炉更应向这一方向努力。

6 结语

(1)随着高炉长寿的要求越来越高，喷涂成为一个周期性的检修工作。兼顾安全、环保、快速、节能的降料面操作应得到进一步的研究和推广。降料面的位置应从降到风口带向降到炉腰过渡，避免常压放散，在不扒反弹料的条件下快速恢复炉况。

（2）搞好降料面前的炉况顺行，通过控制风量、压差、打水雾化来优化操作，实现无爆震降料面。