炉前精细化管理生产实践

张永平，张文政

（天津市新天钢联合特钢有限公司）

0 引言

随着高炉强化冶炼技术的发展，高炉利用系数都在逐步提高，铁水产量不断增加。为了确保高炉出净渣铁，炉前出铁次数不断增加、出铁时间明显缩短，导致开、堵铁口用炮泥、钢钎等生产物资消耗增加。

本文介绍了天钢联合特钢公司（后称联合特钢）高炉出铁场现状，分析了目前其存在的问题，以此确定了炉前精细化管理的攻关任务和目标。为改善高炉出铁状况，提出了高炉合理出铁次数的确定，铁口深度的选择，炉前设备管理维护，炮泥质量控制，泥套选择等改进措施。措施实施后，炉前出铁情况明显好转，达到了预期的效果。

1 炉前出铁现状分析

目前联合特钢炉前出铁的主要问题是，在出铁情况不好或想提高铁水产量时，只是单纯增加出铁次数，不考虑其它因素。实际上出铁次数增加，会造成出铁时间缩短，只是寻求了心理安慰，结果得不偿失。单纯增加出铁次数会引发高炉出铁的一系列问题：

（1）为追求铁次，关注重点只是铁口好不好开，甚至是放弃了对炮泥质量的要求。现场存在为追求铁口好开，降低了炮泥强度，而不去提高开口机能力的倾向。

（2）出铁频次的增加，降低了炮泥的烧结时间，潮铁口出铁几率大幅增加，使炮泥的抗渣性进一步降低。

（3）出铁次数越多，炮泥抗渣性越差，炉内渣铁总是处于出不净状态，实际上减小了炉缸有效工作容积，完全与理想状态的“空炉缸”操作相背离。

（4）维持同样的铁口深度打泥量差异较大，造成铁口维护困难，增加了炉前操作难。

（5）增加出铁次数，提高了炉前开、堵铁口设备操作频次，而炉前开、堵铁口设备笨重、惯性大，增加出铁次数加重了炉前设备操作负荷和损坏进程，同时也加重了铁口区域的损坏进程。

2 改善炉前出铁的措施

2.1 合理出铁次数的确定

高炉的出铁次数取决于高炉的安全容铁量和出铁速度。高炉合理的安全容铁量和出铁速度是保障高炉合理出铁次数的前提。

图2为L2线高密度电法剖面分析可知：电阻率大致均匀分布，物性层位清晰，有一定规律，能够反映坝区基岩内部情况及破碎、岩溶发育情况。表层覆盖层黄土、碎石、角砾土和下伏强风化基岩，电阻率阻值较低，下部岩石完整，在剖面图上表现为高阻。点号220～330位置埋深10～30 m处视电阻率曲线变化剧烈，且呈“U”型低阻异常，推测在该处岩石较破碎。在点号460～600位置埋深10～40 m阻值较低，推测该处裂隙发育，岩石破碎。

2.1.1 高炉安全容铁量的优化控制

高炉的安全容铁量受炉缸尺寸和炉内死焦堆的大小制约，高炉炉缸尺寸随着高炉的建成是固定的，所以高炉的安全容铁量取决于炉内死焦堆的大小，当炉内死焦堆变大时，高炉的安全容铁量将会变小，从而需要出铁次数的增加，因此首先需要控制炉缸死焦堆的体积。

2.1.2 高炉出铁速度的优化控制

出铁速度是控制出铁次数的有效手段，同时受炮泥质量和钻头尺寸的影响，因此要加强炮泥质量监控，定期化验炮泥的成分，保证炮泥的耐冲刷和抗侵蚀强度。

为了保证炉缸及时出净渣铁，实际生产中应控制出铁速度略大于渣铁生成速度，压缩出铁间隔，达到合理的出铁次数。钻头的尺寸大小直接决定了铁水孔道的大小，铁水孔道一般选择分段喇叭状。出铁口最初的孔径是通过开口机钻头直径的改变来控制的，但由于出铁过程中，铁口直径因铁水的冲刷不断增大，最初应开多大直径的铁口，应综合铁口的扩径速度来确定，一般钻头直径变化为Φ40 mm～60 mm。适宜的出铁口孔径应能保证高炉炉缸内积存铁水和熔渣的生成速度与通过出铁口排出速度相吻合，这样可延长每次出铁时间[1]。铁口通道前期较小，出铁速度较慢，随着出铁时间推移，铁口通道受铁水和熔渣的冲刷不断加大，这时出铁速度不断加大，当出铁速度大于铁水的生成速度时，炉缸储铁量不断下降。

2.2 合理铁口深度的选择

铁口深度与高炉的容积和冶炼强度有关，一般要求铁口深度为炉墙厚度的1.3～1.5倍，随着高炉的容积增大，铁口深度也不断增加。

日常生产中铁口的深度主要与炉缸泥包的大小有关，泥包的形成与打泥速度和打泥量有关，打泥速度过快，泥包在炉缸内不能很好的形成，受到铁水的漂浮，造成炮泥的浪费。打泥操作与打泥速度大小、打泥压力高低和人为的停顿有关，为了保证铁口深度，一般炉前操作采取分阶段打泥，控制合理的打泥速度，来维护泥包的大小。打泥量要三班统一，不能由于操作者不同，造成打泥量出现较大的差异。目前联合特钢开发了一整套炉前精准打泥系统，通过流量传感装置计算出打泥量，能够有效的控制打泥量，从而避免铁口深度的波动、保证有效的铁口深度。

2.3 加强炉前设备的操作与维护

高炉炉前的主要设备是泥炮、开口机。加强炉前设备的维护工作，确保炉前设备的稳定运行，是保障出铁操作顺利进行的保障。

2.3.1 加强开口机的操作与维护

开口机的作用是钻开出铁口，保证铁水顺利的流出，开口机主要包括钢钎钻杆和液压系统，开口机型式不同，开口效果差异很大。开口机的维护目的是根据现场情况保证开口机开口的稳定性，钻杆送进平稳。而要提升开口机的开口能力，主要工作应放在钻头冷却上。针对铁口工作状态的不同，钻头直径大小的匹配会有很大改变，要及时调整，否则会出现铁口眼偏移、角度改变、孔道内壁改变等问题。

2.3.2 优化泥炮工艺参数

根据铁口状况，要确定合理的打泥系统压力，合理的泥炮回转速度，消除野蛮操作。泥炮的使用必须协调好设备与工艺岗位之间的“度”，主要问题集中在液压系统压力和回转时间的确定上，必须要有合理的定位，无原则的倾向任何一方都会出问题。

（1）优化液压炮回转速度。堵铁口过程中存在二次撞炮现象，也有现场操作工人用撞炮来代替人工清理泥套，这些现象都是液压炮回转速度过快引发的，实际生产中液压炮要严格限制回转速度，尤其是上炮速度。一般全行程上炮时间为8～12 s，在实际调试设备时，应以满足生产要求的前提下，尽可能降低上炮速度为宗旨。上炮速度有效的其实只是接近铁口的区段，液压炮回转与机械连杆机构不同，全行程速度分布不同，可根据现场情况确定液压炮在不同阶段合理的回转速度。实际操作中，只要一次上炮听到二次反弹撞击的声音，一定是速度过快了，必须降低速度。

（2）优化液压系统压力。严格限制液压系统压力不超设计压力，一般22～25 MPa完全可以满足生产要求，进一步提高只会增加跑冒滴漏，损坏密封，甚至在运行中“崩管”，出现安全生产事故。

（3）要重视液压系统蓄能器的维护。液压系统蓄能器可以保障液压系统压力的稳定，以及液压系统增容和应急状态下的使用，尤其是在液压系统配置能力不足的情况下，作用更加明显。炉前操作人员应熟练蓄能器的工作原理，熟练掌握蓄能器的应用，以避免因此出现安全事故。

2.4 改善炮泥质量

提升炮泥质量，要求炮泥具有耐高温、抗渣性好，铁口无煤气泄漏、无喷溅，烧结性能好、快干、速硬，塑性值合适、开口性能好等性能；且具有一定的气孔率利于挥发份溢出，消除潮泥。寒冷地区冬季炮泥一定要做蒸箱加热，禁止通过烤炮的方式加热炮泥。

为保证炮泥质量满足高炉强化冶炼的要求，做好炮泥的跟踪检查，掌握炮泥的成分变化，做好炮泥改善前后成分对比分析和数据积累，与炮泥厂家共同攻关，做好炮泥质量的改善工作。同时要重点关注炮泥的抗渣性，不断提高炮泥的抗渣性能，炮泥的抗渣性不提高，所有工作基本上都是前功尽弃。

2.5 泥套的选择

采用浇注泥套，提升泥套工作寿命，稳定铁口工作状态。泥套制作以及堵口操作要规范，要准备好必要的泥套制作、维护使用的工具或耗材。长期使用捣打料泥套的高炉转变为浇注料泥套，需要专人跟踪指导，直到炉前人员完全接受转变，并能够自主制作维护。

细化泥套维护操作。要使用专用泥套浇注料，规范泥套制作程序，规范液压炮控制及使用，控制铁口煤气泄漏。没有炉门板的铁口，应考虑加炉门板，以提高泥套工作的稳定性。正面炉门板应使用铸铁材质。

3 结语

本文通过对联合特钢高炉出铁过程存在问题的分析，提出了改善高炉出铁状况的技术措施。实践证明，通过实施这些技术措施，炉前出铁情况明显好转，出铁时间、出铁次数有了很大的改善。不仅降低了炉前钻杆、炮泥等生产物料的消耗，而且做到及时均匀出净渣铁，保障了高炉炉况的顺行，为高炉强化冶炼起到了积极的作用。同时还延长了炉前设备的使用寿命，减少了工人的劳动强度，改善了炉前工作环境，减少对环境的污染，社会效益和经济效益显著。