韶钢2200 m3高炉炉缸冻结的氧枪处理实践

2019-08-29齐万兵刘新荣曹旭博

四川冶金 2019年3期

齐万兵,刘新荣,曹旭博

(宝武集团广东韶关钢铁有限公司，广东韶关 512123)

韶钢2200 m3高炉在2018年2月3日计划年修48小时后，由于其他原因不能正常复风生产，直到4月3日复风恢复生产，时长二个月，高炉炉缸完全冻结，铁口与风口之间没有通路，高炉不能直接送风生产，否则，复风后生成的渣铁不能排出而窝在风口区域，易造成风口设备烧损导致漏水，进而引发安全事故。这次在处理韶钢2200 m3高炉炉缸冻结中应用了韶钢高炉铁口专利技术——铁口煤氧枪，成功解决了铁口与风口之间的通路问题。顺利处理好了大高炉炉缸冻结，成功恢复了生产。

1 炉缸冻结的形成

高炉在正常生产二到三个月后，需要对设备进行一次周期性的保养和维护，韶钢2200 m3高炉在2018年2月3日开始计划定修48小时，定修完成后，由于其他原因不能复风生产，虽然定修时按计划加有休风料，但是随着复风时间的延期(二个月)，炉缸内热量不断损失，渣铁逐步降温而不能流动，慢慢凝固，进而冻结。

处理炉缸冻结是一件非常复杂的过程，其中铁口与风口之间有没有通路，成了高炉能不能送风的关键一环。高炉复风前使用氧枪伸入铁口内，持续吹氧使炉缸焦炭燃烧，加热炉缸，提高炉缸温度，加速炉缸内渣铁形成，尽可能熔化炉缸内冷凝的渣铁，并让其从铁口排出，同时人工从风口往下烧氧，使铁口和风口之间形成通路，以便高炉送风后熔化的渣铁能顺利到达铁口区域，通过铁口操作使熔化的冷渣铁顺利排出，缩短高炉开炉和炉况恢复时间。

2 氧枪在处理炉缸冻结过程的应用

2.1 氧枪及埋入氧枪的前期准备

这次使用的氧枪是韶钢专利技术产品——铁口煤氧枪(如图1所示)。枪体是套管直通式，分内外两层，内管通入氧气，外管通入压缩空气混合煤粉，管内设有不同长度的热电偶，通过导线外接温度显示器，枪体侧面分别是氧气和煤粉混合空气的快速接口，枪体前端与铁口开口机传动装置连接。与国内氧枪相比，结构简单，操作方便，重量轻，加热效果可增加一倍，安全可靠。氧枪提前定制并运送到炉台，与安装钻杆一样安装在开口机上，把氧气管、压缩空气管与氧枪接头连接好，另外一端与气源相连，中间与压力表、流量调节开关组合控制箱连接，通过操作开口机，把氧枪打入或拔出铁口。

2.2 氧枪的打入

氧枪第一次打入是关键。氧枪打入前，先对铁口进行维护，操作开口机，把钻杆钻到3500 mm以上位置，由于炉缸冻结时间长，炉缸里面全是冷渣铁，不利于氧枪的使用。一杆钻通铁口后，利用人工通过氧气管对铁口进行烧氧10～20分钟，让铁口孔道里面烧出可容纳一定渣铁储存的空间和热源，目的是为氧枪埋入后的点火提供条件。操作液压炮给铁口堵一部分泥，保证氧枪打入后，氧枪与铁口之间是密封的，然后操作开口机把氧枪打入铁口(到位)。本次处理炉缸冻结第一次打入氧枪从3#铁口开始，时间：3月24日12：27～18：52，由于炉缸冻结时间长，第一次煤氧枪埋入后385分钟，累计氧量554立方米，拔出后没有渣铁流出，通过人工烧氧后进行第二次氧枪埋入，时长545分钟，累计氧量889立方米，这次埋氧效果明显，拔出后大约有1.5吨渣铁流出，3#铁口3月24日至4月3日铁口埋入氧枪及有无渣铁流出统计(见表1)，清理完渣铁后，对3#铁口继续埋入下一条氧枪，到4月3日送风前，3#铁口累计埋入14条氧枪。

1.铁口开口机装置对接；2.固定氧枪卡口位置；3.压缩空气接头；4.氧气高压管接头；5.压力表接入口；6.热电偶传感；7.枪体套管；8.温度计；9.热电偶传感；10. 枪体内部；11.温度计图1 氧枪示意图

日期氧枪编号埋入时间段埋入深度(mm)累计时间(min)累计氧气流量(m3)出渣铁量(t)备注3-241#12:27-18:5235503855540-2#3:46-12:5140005458891.5-3-253#16:56-17:32416036720温度表无显示。4#17:41-17:4542004-0打入后漏气。3-265#18:31-8:19404082827849-6#12:51-23:374050646207710-3-277#0:40-14:42408084222645枪难拔出,烧氧。8#15:23-20:0841802857490.5-3-289#22:05-15:074050102223402-10#15:39-16:07377028680.5-3-3011#16:28-14:243720131623090.5大氧枪,三条氧气管,只有一条有流量显示。4-112#0:58-19:493270116139588-4-313#7:13-17:58395064510430氧枪烧损3.4 m。14#20:17-0:44371026737226氧枪烧损2.2 m。

2.3 氧气和压缩空气的流量控制

操作开口机把氧枪打入铁口后，通入压缩空气和氧气，确保枪管内加热介质流出顺畅，前端不堵塞、无憋压，氧枪密实无泄漏。对氧枪的氧气压力和流量，压缩空气的压力和流量的控制非常重要。氧气进入炉内，让焦炭燃烧，进而促使氧枪周围温度升高，有利氧枪周围冷冻的渣铁熔化。调节压缩空气的流量，可以有效控制氧枪在铁口孔道内的温度上升趋势，保证氧枪使用寿命(不会很快被烧掉)，提高氧枪使用效果。调节氧气压力和压缩空气流量开关，保持氧枪温度缓慢上升，待温度上升到600 ℃以上，第一次埋氧枪时间应在6～8小时之间，以保证氧枪对铁口区域冷渣铁的加热效果。对氧枪埋入期间进行监控并对相关参数进行记录：1#铁口第1条、第2条氧枪埋入时间与流量记录见表2。

表2 炉前铁口埋入氧枪期间监控记录表

2.4 氧枪的拔出

铁口埋入氧枪后视氧枪埋入时间，累计氧量，氧枪热电偶温度，预计炉缸内熔融的冷态渣铁量适时拔出氧枪。一般前期埋入时间会较长，6到10小时不等，随着埋入氧枪次数的增加，氧枪的效果越来越明显，氧枪埋入时间不用太长，1到2小时就可以拔出，拔出氧枪待冷渣铁流尽后，再按前流程打入下一根氧枪，通入压缩空气、氧气，加热炉缸下部冷凝渣铁，直到一个铁口的流出渣铁量有30 t或以上，铁口区域有一定的空间，再给铁口上方2个风口烧氧，通过人工用氧气管从风口往下，向铁口方向烧氧，同时利用从铁口埋入氧枪的方式，加热熔化铁口和风口区域冷态渣铁并使其顺利排出，让铁口与风口之间形成一定的气流通路后高炉就可以进行送风操作。这次3个铁口都埋入了不同数量的氧枪(见表3)。

表3 三个铁口埋氧枪情况

3 埋氧枪需要注意事项

(1)氧枪前端安装热电偶探头，热电偶探头检测区间在0～1200 ℃，插入铁口深度大于3 m，检测点距离炉墙大于500 mm。

(2)氧枪使用期间，热电偶温度小于600 ℃，压力有波动时，停氧气，送压缩空气，操作开口机使氧枪再往前推进300～500 mm后停压缩空气，送氧气，延长氧枪使用时间。

(3)拔枪条件，氧枪使用期间热电温度不小于600 ℃，或达到使用时间标准，应退出氧枪出铁并更换下一条氧枪。

(4)加强炉缸炭砖温度监控，埋入氧枪后，炉缸炭砖温度会有一定变化，休风状态下铁口区域侧壁温度检测第三点温升不大于10 ℃/h，冷却壁水温差不大于0.5 ℃，炉顶平均温度变化也要纳入监控。

4 铁口与风口畅通的确认

根据铁口渣铁排放量和温度情况，氧气、压缩空气的压力情况，风口前端焦炭、烟气情况等，现场判断铁口与风口之间的畅通情况。

(1)埋氧枪后单铁口流出冷渣铁量大于30吨以上，截止4月3日送风前1#铁口使用氧枪通过铁口排出的渣铁量约59吨，3#铁口使用氧枪通过铁口排出的渣铁量约64吨，从排出的渣铁量来看，3#铁口区空间较大。

(2)铁口氧枪烧氧时，其上方风口可以明显看见烟气，风口烧氧烟气往炉内抽，1#与3#铁口上方明显看见烟气。

(3)埋入的氧枪压力稳定，波动小于0.03 MPa。

(4)风口前端焦炭变红。送风前对1#和3#铁口上方各2个风口拆下小套后进行人工烧氧，明显看到风口前端焦炭变红。4月3日22:36用3号铁口上方的2个风口(18#、19#)送风后，发现打开3#铁口无渣铁流出，估计3#铁口与风口之未完全形成通路，风口区域熔化的渣铁不能下到铁口区。送风146 min后休风。考虑到1#铁口埋入氧枪效果也较明显，其铁口上方1#和30#风口进行风口烧氧时烟气较大，判断1#铁口与其上2个风口连通状况会较好，故变更送风方案。4月4日14：50复风采用1#和30#风口送风，1#铁口出铁；复风前6小时对1#铁口埋入氧枪，复风半小时后于15：20拔出1#铁口氧枪，有渣铁流出，量较多，效果较好。为提高渣铁温度利于排出，紧接着又埋入了下一条氧枪，出渣铁效果还是很好，以此判断：1#铁口与其上方2个风口已完全形成气流和渣铁流通路，后续就以1#铁口出铁，其上2个风口送风的方式来处理本次炉缸冻结。