唐順兵

大型高爐爐前作業(yè)的生產(chǎn)調(diào)整及特點(diǎn)

唐順兵

4000m3級(jí)及以上的大型高爐由于爐容巨大，生產(chǎn)冶煉物流和能流量大，日均生鐵和爐渣量在1.0萬噸-1.6萬噸，因此爐前渣鐵排放的安全和順利作業(yè)就顯得尤為重要。文章從太鋼5號(hào)高爐多年的生產(chǎn)實(shí)踐出發(fā)，總結(jié)了大型高爐爐前渣鐵順利排放作業(yè)的基礎(chǔ)措施，為爐況的長期穩(wěn)定順行奠定了良好的基礎(chǔ)。

大型高爐 生產(chǎn) 物流 爐前作業(yè)措施

1.概述

至2016年底，我國已經(jīng)擁有4000m3級(jí)及以上爐容的大型高爐22座。這些大型高爐的有效容積利用系數(shù)達(dá)到了2.2 t/(m3.d)-2.7t/(m3.d)，在燃料比490kg/t-510kg/t生產(chǎn)時(shí)，其每天生產(chǎn)的物流量將達(dá)3.5萬噸-4.0萬噸（含鼓風(fēng)、富氧量）。如何保證這么大量的物流和能流的穩(wěn)定有序進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)高爐的安全、穩(wěn)定生產(chǎn)，爐前渣鐵的安全、穩(wěn)定、有序、清潔排放顯得非常重要。本文通過太鋼5號(hào)（4350m3）高爐生產(chǎn)實(shí)踐，總結(jié)了維持大型高爐安全、穩(wěn)定生產(chǎn)對(duì)爐前作業(yè)的要求，提出了改善爐前作業(yè)的生產(chǎn)組織措施。

太鋼5號(hào)高爐于2006年10月13日開爐，設(shè)有4個(gè)鐵口、東西出鐵場(chǎng)布置，環(huán)保INBA水渣處理系統(tǒng)，儲(chǔ)鐵式主溝，爐前采用TMT液壓開口機(jī)和泥炮等技術(shù)裝備。隨著煤比和產(chǎn)量的不斷提高，特別在煤比180kg/t以上、日產(chǎn)生鐵11000噸-12000噸、爐渣處理量在3200噸-3500噸的強(qiáng)化冶煉過程中，爐前作業(yè)的工作量加大。一旦爐前渣鐵排放不好，必然會(huì)影響爐況的穩(wěn)定順行。

5號(hào)高爐以“有效、安全、穩(wěn)定、均衡、順行、清潔，高爐不憋風(fēng)”為爐前作業(yè)的出發(fā)點(diǎn)，制定了出鐵制度和模式。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，具體又分析了爐缸工作狀態(tài)對(duì)爐前作業(yè)的影響，以及渣鐵熱量控制標(biāo)準(zhǔn)；研究出鐵過程中鐵口工作狀態(tài)的變化（如鐵流速度及見渣時(shí)間等）和產(chǎn)生變化的原因；關(guān)注出鐵過程中對(duì)生產(chǎn)調(diào)度組織的要求；并開展了對(duì)爐前操作人員的開、堵鐵口操作技能培訓(xùn)，互相幫扶，共同提高操作水平，減少了爐前作業(yè)開口過程中鉆漏和堵口跑泥等現(xiàn)象的發(fā)生。

2.對(duì)爐前作業(yè)的要求

2.1 高煤比生產(chǎn)時(shí)對(duì)爐前作業(yè)的要求

完善的出鐵場(chǎng)操作、及時(shí)合理處理熔渣和鐵水是保證高爐順行，實(shí)現(xiàn)“高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、長壽、環(huán)保”的重要手段[1]。在高煤比生產(chǎn)時(shí),焦炭負(fù)荷重達(dá)5.0以上，爐缸區(qū)死料柱的透氣性、透液性將會(huì)降低，爐缸側(cè)壁環(huán)流加劇，爐前鐵口深度難以控制，風(fēng)壓及壓差將會(huì)相對(duì)升高。這時(shí)，如果爐前渣鐵排放不好或不及時(shí)，會(huì)出現(xiàn)高爐下部透氣性變差、下部壓差升高、進(jìn)而出現(xiàn)爐料難行等現(xiàn)象。5號(hào)高爐在煤比200kg/t生產(chǎn)時(shí)，風(fēng)壓和透氣性指數(shù)K值明顯升高，壓差有時(shí)達(dá)到190Kpa以上，影響到了高爐生產(chǎn)風(fēng)量的穩(wěn)定使用，不時(shí)需要減風(fēng)控制壓差操作。此時(shí)，若爐前渣鐵排放不好，高爐將難于維持煤比200kg/t的生產(chǎn)。

5號(hào)高爐相應(yīng)調(diào)整了爐前作業(yè)，首先是維持 鐵口深度在3700mm-4000mm，鉆頭大小控制在50mm-55mm，以控制排放速度。其次是在出現(xiàn)碎焦卡鐵口時(shí)，用細(xì)鐵棍疏通卡在鐵口孔道內(nèi)的碎焦。維持理想的鐵口孔道，保持孔壁筆直光滑，液態(tài)渣鐵以良好的流股從鐵口流出而不產(chǎn)生噴濺；當(dāng)鐵口內(nèi)表面呈麻花狀時(shí)，鐵流就會(huì)旋轉(zhuǎn)和飛濺，飛濺的鐵水不僅會(huì)造成主溝和主溝大蓋部分熔損，而且也對(duì)作業(yè)人員的安全帶來影響[2]。在對(duì)5號(hào)高爐爐內(nèi)各項(xiàng)操作制度進(jìn)行合理匹配的同時(shí)，重點(diǎn)主抓了爐前渣鐵排放作業(yè)的改善。實(shí)踐證明，改善后未對(duì)煤氣流的穩(wěn)定分布和爐況穩(wěn)定性造成影響。

2.2 高利用系數(shù)生產(chǎn)時(shí)對(duì)爐前作業(yè)的要求

高爐高利用系數(shù)生產(chǎn)，需要適當(dāng)?shù)拇箫L(fēng)量和高富氧率操作做基礎(chǔ)。2009年7月至2010年6月5日，高爐在月均利用系數(shù)2.30t/(m3.d)-2.7t/(m3.d)生產(chǎn)時(shí)，其物流量達(dá)到3.5萬噸/天-4.0萬噸/天（含風(fēng)、氧量）以上。隨著利用系數(shù)的提高，高爐爐腹煤氣量指數(shù)勢(shì)必也會(huì)升高，其爐內(nèi)物流量和能流量必然要增加。此時(shí)，追求爐況的穩(wěn)定順行，就成為高爐生產(chǎn)操作和管理的中心環(huán)節(jié)。5號(hào)高爐為了維持高利用系數(shù)穩(wěn)定生產(chǎn)，建立了以下爐前作業(yè)出鐵組織原則和措施：

（1）通過調(diào)整爐前開孔鉆頭大小及合理的出鐵重疊時(shí)間來穩(wěn)定出鐵速度，以確保堵口的安全、順利。

（2）嚴(yán)禁爐前出鐵過程中進(jìn)行先堵后開作業(yè)，無論何時(shí)都要保證有鐵口在出鐵，以確保大型高爐生產(chǎn)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，特別是在預(yù)防停水、停電和停風(fēng)事故的情況下尤為重要。

（3）鐵口打開30分鐘后鐵水排出速度未達(dá)到鐵水生成速度，或40分鐘后仍未見來渣，則應(yīng)立即組織重疊出鐵。前一個(gè)鐵口開口2.5小時(shí)后必須開下一個(gè)鐵口重疊出鐵，不允許單個(gè)鐵口無故出鐵3小時(shí)以上，以防止大型高爐因爐缸下部出鐵不均勻而造成爐缸工作不均和出現(xiàn)煤氣流偏析的嚴(yán)重后果。

（4）根據(jù)產(chǎn)量和渣比計(jì)算出每一分鐘渣量和鐵量的生成速度，確立每天適宜的出鐵次數(shù)和鐵水流速，盡可能實(shí)現(xiàn)3個(gè)投用的鐵口循環(huán)出鐵，并相應(yīng)提高炮泥質(zhì)量和均衡控制4條主溝的通鐵量。

（5）不斷細(xì)化和量化大型高爐渣鐵是否出盡的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，消除高爐隱性憋風(fēng)現(xiàn)象，以鐵后見吹堵口和保證正常的鐵口深度為爐前出鐵工作的重心，一切出鐵組織工作以此為基礎(chǔ)和原則來展開。

我國高爐出鐵時(shí)間短，鐵流量大，加強(qiáng)了爐缸環(huán)流，對(duì)高爐長壽和出鐵口維護(hù)都十分不利[1]。高爐穩(wěn)定、均衡的渣鐵排放，對(duì)冶煉物流的順利進(jìn)行，煤氣流的穩(wěn)定分布，爐缸活躍性，渣鐵成份的均勻穩(wěn)定和爐缸長壽都有著十分重要的意義。2010年，5號(hào)高爐在日產(chǎn)量按11500噸-12000噸的生產(chǎn)組織中，爐缸截面積利用系數(shù)達(dá)到70 t/（m3.d）-75t/（m3.d），對(duì)爐前渣鐵排放作業(yè)提出了更高的要求。實(shí)行了各鐵口循環(huán)出鐵，維持了合理的出鐵口深度和孔道工作狀態(tài)，控制了均勻穩(wěn)定的渣鐵流速，既以渣鐵在爐缸區(qū)穩(wěn)定、均勻地排出物流，來提高爐缸活躍度和減緩爐缸侵蝕。

3.改善爐前作業(yè)的措施

2015年以前，太鋼5號(hào)高爐在日產(chǎn)1萬噸、利用系數(shù)2.3以上生產(chǎn)時(shí)，其在高利用系數(shù)生產(chǎn)時(shí)細(xì)化了爐前的各項(xiàng)作業(yè)管理，以良好的渣鐵排放，減少高爐憋風(fēng)次數(shù)和憋風(fēng)程度，確保了爐內(nèi)各項(xiàng)操作制度能很好地貫切執(zhí)行，并體現(xiàn)出調(diào)劑效果。5號(hào)高爐加強(qiáng)爐前作業(yè)的措施有：

（1）鐵口開口漏下超過0.5小時(shí)仍不通，就關(guān)門后重新開口，并及時(shí)開下一個(gè)鐵口，并且要結(jié)合計(jì)算近2爐-3爐的渣鐵排出情況，充分考慮滯留在爐缸內(nèi)的渣鐵量，測(cè)算見渣時(shí)間。

（2）每天都要事前計(jì)劃安排好出鐵口的順序，并告知調(diào)度及時(shí)做好配罐準(zhǔn)備，使?fàn)t前出鐵生產(chǎn)組織得以順利進(jìn)行。

（3）鐵口深度按3700mm-4000mm控制，每次出鐵關(guān)門前把鐵口前泥套清理干凈，杜絕跑泥和嚴(yán)格按打泥標(biāo)準(zhǔn)打夠泥量，以維護(hù)良好的鐵口工作狀態(tài)和穩(wěn)定的鐵口深度。

（4）做好出鐵前的十大確認(rèn)工作，保證每爐鐵的出鐵安全可控。

（5）在正常生產(chǎn)時(shí)嚴(yán)禁鐵口未吹堵口或出現(xiàn)先堵后開的情況，以免使生產(chǎn)組織限于被動(dòng)狀態(tài)。

（6）隨著產(chǎn)量的提高和爐齡的延長，對(duì)打泥量進(jìn)行逐步調(diào)整，并在日常生產(chǎn)中根據(jù)渣鐵排放情況及上爐鐵口深度調(diào)整打泥量。

鐵口是爐缸的薄弱環(huán)節(jié)，直接影響高爐的一代壽命[3]。大型高爐生產(chǎn)，鐵口的好壞成為促進(jìn)高爐強(qiáng)化和長壽的關(guān)鍵。5號(hào)高爐在產(chǎn)量11500t/d以上時(shí)，鐵口的出鐵任務(wù)被最大限度地加重，有時(shí)一天單鐵口出鐵量將達(dá)到5000噸以上。鐵口在這種高溫、高壓、高渣鐵流量沖刷下，其保護(hù)磚容易凸出，對(duì)出鐵安全造成極大隱患。由于5號(hào)高爐在日常出鐵中加強(qiáng)了鐵口區(qū)域的維護(hù)管理，因此保證了鐵口泥套完好，杜絕了堵口跑泥現(xiàn)象。

大型高爐的高壓操作也對(duì)泥套質(zhì)量提出了更高的要求。在實(shí)際出渣鐵作業(yè)過程中，由于泥套質(zhì)量不好造成堵口時(shí)發(fā)生冒泥，甚至造成高爐減風(fēng)、休風(fēng)堵口，都會(huì)影響鐵口深度的穩(wěn)定和高爐的正常生產(chǎn)[4]。

4.低利用系數(shù)下爐前作業(yè)的調(diào)整

2015年，太鋼5號(hào)高爐因公司生產(chǎn)經(jīng)營和爐缸溫度高護(hù)爐等原因，需要調(diào)整產(chǎn)量到8600 t/d-9000t/d（利用系數(shù)1.8-2.0）生產(chǎn)，其爐前作業(yè)也相應(yīng)進(jìn)行了調(diào)整。根據(jù)較低利用系數(shù)下爐缸工作狀態(tài)對(duì)爐前出鐵的影響分析，認(rèn)為在低利用系數(shù)下爐缸工作狀態(tài)均勻、活躍，爐芯溫度和爐缸側(cè)壁溫度穩(wěn)定，渣鐵熱量充沛，鐵口深度合理等，是爐前實(shí)現(xiàn)良好均衡、排放的基礎(chǔ)條件見表1。

表1 爐前操作因素對(duì)出鐵的影響

通過對(duì)出鐵相關(guān)因素分析，可見在鐵口直徑、鐵口深度以及高爐內(nèi)壓力因素波動(dòng)后，鐵口直徑對(duì)出鐵量的影響最大，其次是鐵口深度?；谏鲜龇治?，5號(hào)高爐采取措施，改善了爐前作業(yè)和降低炮泥消耗。

（1）延長單爐次出鐵時(shí)間：減少每日出鐵爐次，從總體上減少堵口耗材的使用量，以降低噸鐵成本。

（2）控制鐵水溫度：要求測(cè)溫≮1480℃,低于目標(biāo)值2爐，果斷提爐溫保熱量。

（3）控制出鐵爐數(shù)：對(duì)角出鐵、或循環(huán)出鐵，控制出鐵爐數(shù)9爐/天-10爐/天。

（4）調(diào)整開鐵口鉆頭直徑：鉆頭由原來的Ф55mm改為Ф50mm，以控制出鐵速度接近或略大于高爐鐵水生成速度，實(shí)現(xiàn)出鐵速度最優(yōu)化。

（5）加強(qiáng)鐵口維護(hù)：按時(shí)出凈渣鐵，杜絕跑泥，穩(wěn)定打泥量，確保鐵口深度穩(wěn)定、孔道密實(shí)。

（6）逐步增加鐵口深度：隨著爐齡的增長，爐缸側(cè)壁鐵口凸臺(tái)逐漸消失，5號(hào)高爐鐵口有所變淺。2014年鐵口深度降低到3200mm-3500mm，2015年采取各項(xiàng)操作措施增加到3400mm-3700mm，并盡可能增加到3700mm-4000mm。杜絕了各鐵口深度差異大，導(dǎo)致淺鐵口排放過快，深鐵口排放跟不上高爐生成量而造成憋風(fēng)，使全天出鐵爐次和炮泥使用量增加。

（7）減少兩次鐵間的重疊時(shí)間：由原來重疊30分鐘減少至15分鐘以內(nèi)，進(jìn)一步延長單爐次的出鐵時(shí)間。

（8）加強(qiáng)鐵口操作人員技能培訓(xùn)：提高個(gè)人操作技能，實(shí)現(xiàn)一次開口作業(yè)，杜絕鐵口不好開和堵口跑泥，減少每次鐵的炮泥消耗。

2016年，由于采取了相應(yīng)的技術(shù)攻關(guān)措施，5號(hào)高爐實(shí)現(xiàn)了出鐵爐次的減少和出鐵時(shí)間的延長，日出鐵爐數(shù)基本降低到9爐/天-10爐/天，也降低了噸鐵炮泥消耗。

5.結(jié)論

（1）爐前作業(yè)不僅影響高爐冶煉物流和能流的順利進(jìn)行，還對(duì)穩(wěn)定煤氣流分布和爐缸工作狀態(tài)有重要作用。爐前穩(wěn)定、均衡的渣鐵排放是大型高爐穩(wěn)定生產(chǎn)的重要保證。保持充沛的爐缸熱量，良好的渣鐵流動(dòng)性，可以實(shí)現(xiàn)熱制度和造渣制度的長期合理穩(wěn)定，有利于爐前作業(yè)的改善。

（2）量化爐前作業(yè)管理的各項(xiàng)措施，可以確立高煤比、高利用系數(shù)、定檢休送風(fēng)以及利用系數(shù)降低后各種生產(chǎn)條件下爐前作業(yè)的原則和制度，并形成為有效、可執(zhí)行的生產(chǎn)運(yùn)行模式，是大型高爐實(shí)現(xiàn)安全、穩(wěn)定、有序、均衡出鐵的保障。

（3）在大型高爐生產(chǎn)管理上，爐內(nèi)操作和爐前作業(yè)要充分溝通、配合，尤其在設(shè)備故障、生產(chǎn)事故、爐況異常、休送風(fēng)、爐涼或憋風(fēng)造成爐內(nèi)煤氣流、熱負(fù)荷和熱制度發(fā)生大波動(dòng)時(shí)，良好的渣鐵排放和組織，對(duì)爐況的順利、快速恢復(fù)非常關(guān)鍵。

[1]項(xiàng)鐘庸，王筱留主編.高爐設(shè)計(jì)—煉鐵工藝設(shè)計(jì)理論與實(shí)踐[M].北京.冶金工業(yè)出版社，2007:575-577.

[2]張龍來，敖愛國.寶鋼高爐爐前作業(yè)技術(shù)進(jìn)步[J].煉鐵，2005,24（增刊）：28.

[3]王濤，王穎生，于鴻林.首鋼高爐爐前技術(shù)進(jìn)步[J].鋼鐵，2003,38（10）：6.

[4]何環(huán)宇，王慶祥，曾小寧.MgO含量對(duì)高爐爐渣粘度的影響[J].鋼鐵研究學(xué)報(bào)，2006,18（6）：11-13.

（作者單位:太鋼不銹鋼股份有限公司煉鐵廠）