古勇合

（新余鋼鐵集團(tuán)有限公司，江西新余338001）

0 引言

新鋼10號(hào)高爐（2 500 m3）為新鋼集團(tuán)三期技改重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，于2009年11月8日投產(chǎn)。高爐出鐵場(chǎng)設(shè)有3個(gè)鐵口，呈夾角式分布，正常生產(chǎn)情況下1號(hào)鐵口備用，2號(hào)與3號(hào)輪換出鐵。在高爐生產(chǎn)中，由于工藝、設(shè)備以及操作參數(shù)等原因造成的渣中帶鐵現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，主要通過(guò)日常操作中對(duì)鐵口的維護(hù)來(lái)避免。合理有效的鐵口區(qū)域維護(hù)，不僅包括合理的鐵口設(shè)計(jì)參數(shù)與材質(zhì)、爐前設(shè)備和炮泥的選擇，在日常生產(chǎn)過(guò)程中，爐前操作管理、爐缸工作狀況和原燃料變化，都影響著鐵口區(qū)域工作狀況，在高爐爐役末期顯得尤為突出。自開(kāi)爐投產(chǎn)以來(lái)，隨著大高爐操作經(jīng)驗(yàn)的積累，10號(hào)高爐的技術(shù)參數(shù)指標(biāo)不斷提高，部分指標(biāo)已達(dá)到行業(yè)的前列，而新鋼原燃料質(zhì)量差且不穩(wěn)定的現(xiàn)象仍未得到改善。在日常生產(chǎn)中，當(dāng)品位低、渣比高、堿度波動(dòng)較大時(shí)，渣中帶鐵現(xiàn)象較明顯。為進(jìn)一步改善指標(biāo)、降本增效，對(duì)10號(hào)高爐開(kāi)展了以減少渣中帶鐵的爐前鐵口維護(hù)技術(shù)攻關(guān)，以減少渣中帶鐵，提高金屬收得率，降低生鐵成本。

1 渣中帶鐵的原因分析

在出鐵過(guò)程中，如果爐渣中含鐵量過(guò)大，會(huì)在爐前渣溝中窩鐵（見(jiàn)圖1），對(duì)渣溝造成損害，減少渣溝使用壽命。若渣中帶鐵過(guò)大，會(huì)對(duì)水渣處理系統(tǒng)設(shè)備造成較大損害，尤其是粒化塔窩鐵，造成堵塞，使生產(chǎn)不順，此外渣中帶鐵過(guò)多，沖渣時(shí)會(huì)造成打炮，造成安全事故。

圖1 渣溝窩鐵圖

因此，在高爐日常操作中，避免渣中帶鐵是鐵口區(qū)域維護(hù)的重要工作，其產(chǎn)生的原因有：

（1）高爐操作中，由于操作參數(shù)不合理，造成爐溫高或堿度高，渣鐵流動(dòng)性較差，導(dǎo)致渣鐵分離困難，使得渣中帶鐵，這是高爐操作影響金屬收得率的常見(jiàn)現(xiàn)象。新鋼高爐入爐原燃料質(zhì)量差、成分波動(dòng)較大，給高爐爐溫和堿度操作帶來(lái)相當(dāng)大的難度，鐵水經(jīng)常出現(xiàn)高爐溫和高堿度現(xiàn)象，從而使得渣中帶鐵嚴(yán)重。

（2）由于鐵口深度偏淺或者鐵口擴(kuò)孔導(dǎo)致鐵水流速大，使得渣鐵在爐前鐵口前主溝中停留時(shí)間過(guò)短，渣鐵分離不完全，造成渣中帶鐵較多。

（3）渣鐵分離主要靠鐵溝中的撇渣器，撇渣器中上沙壩因腐蝕沖刷而偏低、因憋渣器出口偏高、沙壩和鐵溝溝頭之間的高度差偏小，都會(huì)引起渣中帶鐵。

渣鐵分離主要在鐵口前主溝中，而延長(zhǎng)渣鐵在主溝的停留時(shí)間，除了維持適當(dāng)?shù)蔫F水流速外，鐵溝寬度也是一項(xiàng)因素。

2 減少渣中帶鐵的攻關(guān)措施

渣中帶鐵是影響金屬收得率的重要因素，減少渣中帶鐵可提高爐前金屬收得率，而堿度和爐溫是影響渣鐵分離的主要原因，過(guò)高的堿度和爐溫使得渣鐵粘稠，渣鐵分離較困難，渣中帶鐵較多。2015年時(shí)，由于不重視爐溫和堿度的調(diào)劑，忽略了爐前渣鐵溝的技術(shù)參數(shù)優(yōu)化，使得金屬收得率一直不高（累計(jì)99.18%）。為此，在2015年的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)10號(hào)高爐加強(qiáng)爐溫和堿度的管理，穩(wěn)定操作爐型，逐步優(yōu)化調(diào)整爐前渣鐵溝技術(shù)參數(shù)，將2016年金屬收得率提升至99.5%以上。

2.1 優(yōu)化熱制度、造渣制度管理

合理的熱制度、造渣制度是高爐操作爐型穩(wěn)定的關(guān)鍵。爐溫和堿度的頻繁波動(dòng)易引起渣皮過(guò)厚、渣皮脫落，影響煤氣流的合理分布并影響高爐順行。同時(shí)，渣皮脫落勢(shì)必造成爐溫發(fā)生波動(dòng)，進(jìn)而影響渣皮的穩(wěn)定，造成高爐出鐵出渣困難，加劇了渣中帶鐵的可能[1]。針對(duì)原燃料波動(dòng)較大，爐溫和堿度難調(diào)的問(wèn)題，采取了以下措施。

（1）規(guī)范操作制度，穩(wěn)定爐溫，杜絕高爐溫，形成合理的煤氣流分布，提高煤氣利用率，保證充足的物理熱，要求將[Si]降到0.35%～0.45%，同時(shí)確保物理熱在1 500～1 520℃。這是因?yàn)榈臀锢頍峒炔焕诟郀t爐缸工作，又不利于渣鐵的分離。

（2）成立原燃料變動(dòng)應(yīng)急小組，緊密聯(lián)系上料工序，對(duì)進(jìn)倉(cāng)料的種類和成分做到及時(shí)了解，對(duì)濕焦、混焦、燒結(jié)礦堿度及時(shí)通報(bào)，人工對(duì)焦炭水分和質(zhì)量抽檢。

（3）根據(jù)布焦的下料閘角度的變化，調(diào)整焦炭的濕負(fù)荷，采取穩(wěn)定布焦角度的方法，最大限度地穩(wěn)定爐溫，避免爐溫大幅變化以及高硫鐵水。

（4）根據(jù)所報(bào)燒結(jié)堿度，推測(cè)20 h左右此批燒結(jié)可作用到爐內(nèi)，做好配比調(diào)整，1～12月份的爐渣堿度基本穩(wěn)定在1.18～1.22，保證了爐內(nèi)脫硫的需要，也避免了高堿度。

通過(guò)以上措施，2016年?duì)t溫明顯降低，堿度區(qū)域穩(wěn)定（見(jiàn)表 1、表 2）。

2.2 確保合理的鐵口深度

表1 2016年與2015年月平均爐溫對(duì)比 /%

表2 2016年與2015年月平均二元堿度對(duì)比 /倍

在當(dāng)前原燃料質(zhì)量波動(dòng)較大的情況下，爐外出鐵工作已成為10號(hào)高爐生產(chǎn)工作的重中之重，爐外出鐵的好壞直接關(guān)系到爐內(nèi)的順行。維護(hù)好鐵口是保證高爐穩(wěn)定順行的重要一環(huán)，能夠?yàn)闋t前出鐵過(guò)程中減少渣中帶鐵打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在日常操作中，渣鐵流速會(huì)影響渣鐵的分離效果，而決定渣鐵流速的重要因素就是鐵口深度。為此，10號(hào)高爐從3方面采取措施：一是改進(jìn)了炮泥質(zhì)量，選用了強(qiáng)度、耐沖刷性等較好的賽沃、婁底兩種炮泥，防止因炮泥質(zhì)量問(wèn)題，鐵口擴(kuò)孔，渣鐵流出現(xiàn)偏大，渣鐵來(lái)不及分離，渣中帶鐵的現(xiàn)象；二是改進(jìn)了開(kāi)口技術(shù)，在開(kāi)口機(jī)了加上水霧化水管（見(jiàn)圖2），起到淬化和環(huán)保的效果，使開(kāi)鐵口過(guò)程中不易造成斷鐵口；三是強(qiáng)化爐前操作制度，加強(qiáng)員工責(zé)任心，杜絕炮泥，統(tǒng)一打泥量，維護(hù)好鐵口泥套。做到以上3方面后，10號(hào)高爐鐵口鐵口深度穩(wěn)定在合理的范圍之內(nèi)，合理深度為2 800～3 000 mm，每爐鐵渣鐵流速基本保持在4.5～4.8 t/min。

圖2 開(kāi)口機(jī)水霧化裝置

2.3 適當(dāng)加寬主溝跨度

一般情況下，爐前主溝起到儲(chǔ)存渣鐵的作用。在確保鐵溝使用壽命的情況下，將主溝寬度增加100 mm，由原來(lái)的900 mm加寬到1 000 mm（見(jiàn)圖3），從而降低渣鐵在主溝內(nèi)的流速，增加渣鐵在主溝內(nèi)的停留時(shí)間，使渣鐵能得到充分分離。

圖3 主溝寬度

2.4 增加上沙壩和鐵溝溝頭之間的高度差

適當(dāng)增加上沙壩和鐵溝溝頭之間的高度差，防止出鐵后期鐵水流速偏大，上沙壩與鐵溝溝頭高度差由原來(lái)的200 mm擴(kuò)大到250 mm；同時(shí)，在日常鐵溝維護(hù)中確保該高度差，如果低于這個(gè)差度，則要進(jìn)行修補(bǔ)。

2.5 加強(qiáng)爐前出鐵管理

為維護(hù)好鐵口，除技術(shù)參數(shù)上的不斷優(yōu)化外，還應(yīng)建立并完善各種制度，監(jiān)督崗位對(duì)制度的執(zhí)行，加強(qiáng)爐前出鐵操作的管理。

（1）開(kāi)鐵口前準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)化：檢查確認(rèn)泥炮、開(kāi)口機(jī)、鐵口泥套的工作狀況良好。確保打出的炮泥呈圓柱狀并用粉筆畫好打泥刻度線，清理炮冒內(nèi)已部分固化的炮泥；全面檢查鐵口泥套，確認(rèn)泥套工作面光滑（否則及時(shí)打磨），泥套深度50～80 mm，清除泥套下方的凝結(jié)的渣鐵，重新鋪墊好河沙；清除鐵口前2 m范圍內(nèi)主溝兩側(cè)的結(jié)渣，防止堵口時(shí)阻擋泥炮旋轉(zhuǎn)。

（2）開(kāi)鐵口標(biāo)準(zhǔn)化：鐵口負(fù)責(zé)人現(xiàn)場(chǎng)協(xié)助，檢查確認(rèn)開(kāi)口機(jī)鉆頭對(duì)正鐵口孔道泥芯中心，禁止鉆偏甚至鉆傷泥套。鉆入1 m左右時(shí)開(kāi)霧化水，視鐵口深度鉆入2 700～2 900 mm時(shí)關(guān)閉霧化水，禁止霧化水噴至泥套，防止泥套急冷開(kāi)裂。

（3）出鐵過(guò)程中密切關(guān)注泥套的工作：來(lái)渣后及時(shí)推開(kāi)沙壩，禁止主溝渣液面上漲后侵蝕泥套，及時(shí)清除泥套下方積存的渣鐵。

（4）堵鐵口操作標(biāo)準(zhǔn)化：確定鐵口來(lái)風(fēng)時(shí)，撬凈泥套下方凝結(jié)渣鐵后進(jìn)行堵口（禁止不撬渣而用泥炮撞擊泥套），打泥標(biāo)尺達(dá)到刻度線停止打泥。

（5）退炮后清理、檢查泥套并清楚凸出的泥芯實(shí)施預(yù)開(kāi)口（鉆入深度100～300 mm）。

（6）堵口跑泥后的處理標(biāo)準(zhǔn)化：遇到堵鐵口跑泥情況，待退炮后分析炮泥原因，進(jìn)行針對(duì)性地處理。如果泥套受損接觸面不平整，應(yīng)及時(shí)打磨或貼補(bǔ)；如炮冒開(kāi)裂，應(yīng)及時(shí)更換；待缺陷處理后再次開(kāi)口，重新堵口。

3 取得效果

通過(guò)對(duì)爐溫和堿度的控制，以及對(duì)爐前渣鐵溝的改造，10號(hào)高爐出鐵過(guò)程中渣中帶鐵量明顯減少，金屬收得率上升，完成了攻關(guān)目標(biāo)。全年金屬收得率平均值為99.75%，較2015年提高了0.57%，渣中帶鐵現(xiàn)象明顯好轉(zhuǎn)。2015年與2016年金屬收得率對(duì)比見(jiàn)圖4。

圖4 2015年與2016年金屬收得率對(duì)比圖

4 結(jié)束語(yǔ)

（1）高爐溫高堿度一般是渣中帶鐵的主要原因，在保證爐缸工作活躍性的同時(shí)，確保物理熱大于1 500℃，降低[Si]操作，可以大幅度提高金屬收得率。

（2）爐前工作是整個(gè)煉鐵生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)的關(guān)鍵一環(huán)，良好的高爐鐵口區(qū)域維護(hù)是高爐長(zhǎng)壽的關(guān)鍵因素之一。

（3）合理穩(wěn)定的高爐操作爐型對(duì)高爐鐵口區(qū)域維護(hù)至關(guān)重要，在此基礎(chǔ)上對(duì)鐵口操作不斷創(chuàng)新和優(yōu)化，不僅有利于降低渣中帶鐵，對(duì)鐵口區(qū)域維護(hù)及高爐順?lè)€(wěn)生產(chǎn)、高爐長(zhǎng)壽也具有重大意義。