高炉炼铁工艺与设备维护分析

王洪峰

（山东钢铁集团股份有限公司莱芜分公司炼铁厂，山东 济南 271104）

高炉炼铁是钢铁生产中的重要环节。现使用的炼铁技术为：在高温下，碳在炉内上升过程中与空气中的氧发生化学反应，此过程可以除去铁矿石中的氧（并生成一氧化碳），铁矿石在还原之后得到铁，产生的煤气从炉顶导出，炼出的铁水从铁口放出。该种炉炼铁技术经济指标良好，并且具有能耗低、生产量大的优势。

1 高炉炼铁工艺分析

1.1 工艺设备

1.1.1 高炉

高炉横断面为圆形，炉本体较为复杂，自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸五部分[1]。具体组成结构如图1 所示。

图1 高炉组成结构

高炉壳内砌耐火砖内衬，在使用过程中，从炉顶装入铁矿石、石灰石、焦炭，高炉除尘器主要吸收煤气中所含灰尘，重力除尘器可以吸收粗粒灰尘（＞60～90 μm），洗气机主要吸收细粒灰尘。其次，高炉鼓风机可直接提供治炼过程中所需的氧气，是最重要的动力设备，能够保证一定碳的燃烧，单位炉容量一般为2.1～2.5 m3/min。

1.1.2 高炉热风炉

该种装置是一种蓄热式换热器，风温最高可达1 450～1 550 ℃，技术人员可以通过优化热风炉及送风管道结构来提高风温，也可以通过改善热风炉操作方法来延长热风炉寿命。

1.1.3 高炉冷却装置

该装置可以延长砖衬寿命，高炉炉衬内部温度高达1 550 ℃，为了保证炉衬内的热量传递，可以利用高炉冷却装置使炉渣冷凝成保护性渣皮。

1.2 操作制度

在炉前操作中，技术人员应该利用专用设备和各种工具（泥炮、堵渣机等），按规定的时间分别打开渣、铁口，放出渣、铁，经渣铁沟分别流入渣、铁罐内，以此完成炉前专用设备的维护工作。在生产过程中，高炉炼铁以精料为基础，并且要求烧结矿转鼓强度≥71%～78%，如果是大高炉，焦炭转鼓强度M40≥78%～86%。依据《高炉炼铁工艺设计规范》，维持烧结矿碱度在1.8～2.0[2]。焦炭在炉缸的空间有40%，送风、装料、造渣、热制度要稳定；在还原、熔化、造渣过程中应该调整好高炉内煤气分布；在脱硫、渗碳、渣铁分离过程中应该始终保持炉缸热量充沛，还要及时观看煤气燃烧颜色，通过炉顶摄像和休风时观察炉顶布料，判断高炉运行状态，优化冶炼强度的选择，提高富氧率和炉顶压力。

1.3 自动化技术

以宝钢4 号高炉为首的大型高炉正在进行批量化生产，在自动化技术不断更新和成熟的现实背景下，重新制定新的减排政策，设计出合理的节能减排措施，优化基础自动化控制系统，对仪表盘数据进行自动调节，可以实现炉内状况检测、风口及冷却壁等漏水检测、热风温度检测、渣铁状态检测、焦炭水分检测、上料设备顺序控制、热风炉换炉自动控制等，直接推进我国钢铁工业生产向TRT 自动化控制发展，最终完成高质量冶炼过程。

2 高炉炼铁设备维护

2.1 设备点检和维护

为了防止高炉炼铁设备在运行中发生故障，出现炼铁问题，检修工作人员应该提升生产质量，积极开展设备点检和维护作业，制定点检作业规划，确保点检活动能够顺利开展，防止点检路径过长，并合理安排点检内容，对关键性设备实施经常性定期监管，尤其应该优化煤气回收系统的运行管控，做好料闸阀、料流阀、下密封阀的数据记录。在当前高炉炼铁设备维护过程中，仍然有很多一线人员对设备的维护和管理不够重视，甚至出现设备达不到炼铁要求的情况，还有部分技术人员不能按规定标准流程执行备点检、维护等工作。

因此，在对高炉炼铁设备维护的过程中，应该做好机械设备的日常保养，比如在无料钟炉顶设备的维护中，技术人员应该严格执行润滑五定标准，确保无跑、冒、滴、漏现象，检查料罐衬板的磨损情况，及时清理粘灰，下密封阀胶圈压下量始终保持2～3 mm为宜；而对于高炉鼓风机设备，应该检查风机、电机有无漏油现象，检查风门开度是否与仪表相符，注意电机电流变化，分析电机内部轴瓦有无异响，发现存在问题时及时查明原因，根据风量情况调整电机电流，检查各轴瓦的润滑回路是否正常，以此来保证高炉炼铁设备可以正常使用。

2.2 设备修复和利废

要想使高炉炼铁设备的作用得到充分发挥，应该对维护完成的设备做好跟踪记录[3]。对于无法维修的陈旧设备，应该做好及时更新，保证各项指标满足生产要求。以炼铁高炉铁口框烧穿的修复为例，由于高炉铁口框长期受高温高压的作用，高温的铁水会由烧穿部位喷溅流出，容易引发铁口被高温烧穿问题，危险性很大，因此，此时技术人员应该制作新铁口框和浇筑芯子，根据实际的铁口框宽度，剔除耐热陶瓷铁口组合砖，在新铁口框的上端切割出浇筑口，按照铁水通道的角度，焊接新铁口框与炉皮，对铁口以下炉壳进行重新压力灌浆，完成后封堵铁口浇筑料入口，之后对浇注料进行烘干。在冷却壁修复过程中，如果烧损不严重，只进行简单堆焊对其修复即可，之后贴焊新炉皮，新炉皮与铁口框本体要求焊缝饱满，最终完成整个修复过程。同时，技术人员和管理者应在以后工作中做好设备的设计改进，确定铁口中心与铁口框侧板距离大于320 mm 以上为宜，以防止焊缝开裂。按照预防为先的基本原则，重视作业人员的思想教育，防止安全问题反复出现，从而始终保持上料设备的正常运转状态，做好设备作业和故障记录，确定每次修理、保养、更新的作业范围和工作量，从而更好地对设备进行优化和改造。

2.3 提升技术人员水平

相关部门和管理者应该积极开展维护人员对设备维护的知识培训，以提升炼铁设备维护质量。维护人员要具备一定的责任心，在安装、维修、调试过程中积极吸取国内外先进经验，明确自身职责，做好事前管理、事中维护和事后维修，加强对高炉炼铁设备生产的管控，按照严格的定期检修周期，构建高炉炼铁设备生产运行档案，通过精细化管理手段，提升设备正常运行的寿命。此外，技术人员应该落实好设备日常点检和维护，对生产情况展开全面检查，必要时可以使用高炉炼铁工艺节能减排新技术，注重新型能源的开发利用，实现高炉在炼铁工艺方面的创新，最大限度减少能源浪费。

同时还需让每位员工牢固树立安全第一思想，精心设计修复方案，尤其是针对薄弱环节，要及时采取预防措施，最终实现作业安全管理标准化。在事后管理中，应该利用抽查式监督和定时监督方法，做好安全交底工作，掌握好现代化维修技术，按照最新的科学理论指导，做到预防与治理相结合，端正技术人员的工作心态，做到全监督、全覆盖。

3 结语

高炉炼铁的炉本体较为复杂，并且在冶炼过程中高炉设备比较密集，因此一线工作者和技术人员应该对生产情况展开全面体检，提升炼铁设备维护质量，充分利用自动化技术，推进我国钢铁工业生产向TRT 自动化控制发展，始终保持上料设备的正常运转状态，做好设备作业和故障记录，并严格按照规定对设备进行定期检修，做到预防与治理相结合，确保高炉炼铁设备可以正常使用最终实现作业安全管理标准化。