鞍钢鲅鱼圈4038m³高炉大修出残铁操作实践

李伟伟 蒋 益 姜彦冰 张 南 龚向华 滕雪亮

1.前言

鞍钢鲅鱼圈1号高炉（4038m³）由中冶赛迪设计，第一代炉于2008年9月6日开炉投产。自2011年开始，高炉炉缸环碳温度升高，随着时间的推移，炉缸侵蚀逐渐加重，炉缸侧壁温度最高点达520℃，超红色警戒线70℃，存在重大安全隐患并严重制约了生产。该炉于2018年6月6日停炉，第一代炉龄为9年9个月，单位炉容产铁6546吨。本次大修高炉计划更换炉缸全部冷却壁和耐材、更换炉腹部分冷却板、更换炉身第12段冷却壁，设计工期66天。在时间紧任务重的情况下，出残铁是否成功，直接影响到主线工期。

2.出残铁方案确定

2.1 炉缸侵蚀情况

鞍钢鲅鱼圈1号炉缸设计六段冷却壁，其中的二段和铁口区域为光面铜冷却壁，六段为加厚光面铸铁冷却壁，一、二、三、四段为低络光面铸铁冷却壁。炉底四层UCAR大块碳砖，第一层为CJR石墨砖，第二至四层为D级大块碳砖。炉底第四层碳砖上表面为瑞尔陶瓷杯垫。炉缸侧壁为66层UCAR小块碳砖，靠近冷却壁热面为NMD半石墨砖，靠近炉缸内型一侧为NMA碳砖。炉缸侧壁圆周方向温度监测点为8个方向，角度差为45°，平均分布，每个方向电偶2支，插入深度分别为150mm和300mm。投产后考虑到炉缸监测点覆盖面较窄，在炉缸新增温度监测点89点，主要集中在炉缸H2、H3、H4段，每点2支电偶，插入深度为50mm和150mm，拓宽电偶监测范围。

自2011年开始，炉缸侧壁温度明显上升，首先升高的部位是炉缸正西方位，第19层环碳（标高8.595m）温度点TE589（插入碳砖深度300mm），该部位温度2011年7月最高上升至511℃。2012年10月，10层环碳（标高7.55m），TE5303和TE5315的温度先后超过500℃。

2.2 出残铁方案确定[1]

鲅鱼圈1号高炉设计4个出铁口，出铁口夹角为78°和102°，圆周均匀分布。铁水运输方式为鱼雷罐运输，出铁场平台下东西两侧分设4条铁道线，用于铁水运输。高炉炉缸和最近的铁道之间均有出铁场承重梁。考虑到现场作业条件，决定采取地坑储铁的传统出残铁方案。根据现场条件，残铁口方位定在1号和2号铁口之间，正西方向。

残铁口位置的确定[2]。根据炉缸侧壁温度，标高为7.55m的第10层环碳点为检测温度最高点，也说明了在垂直方向上，该高度的炉缸耐材侵蚀最为严重。根据炉缸象脚侵蚀原理和炉底炭层温度（炉底中心炭层最高温度580°），推断炉底侵蚀程度较为轻微，很可能陶瓷杯底仍然存在。通过多次技术研讨，确定在标高6.8m处，即炉底碳砖上表0.4m处为残铁出口标高。

3.出残铁前准备

3.1 出残铁能源介质准备

（1）残铁沟设两条焦炉煤气管路，两个煤气包，直径：32mm。

（2）两条氧气管路，氧气包直径：32mm。

（3）压压缩空气管路，空气包直径：32mm。

（4）两条水管，水包直径：32mm。

3.2 残铁沟和残铁坑的铺设

残铁沟的设计与制作。残铁沟坡度为10度，铁沟外壳钢板槽高度1000mm，宽120mm，钢板厚度16mm。主残铁沟离残铁口眼标高距约为400mm，残铁沟用钢结构支撑，前端同炉壳焊接牢固，铁沟两侧架设工作平台和上下安全走梯。残铁沟内部耐材结构为：平砌一层耐火砖，耐火砖表面铺设100mm-150mm厚的水炮泥，煤气火烘干后再垫150mm厚沟泥。

残铁坑的设计与制作。残铁坑位于炉缸西南侧6号铁道区域，地平向下挖1000mm，底层铺300mm焦粉，上层铺200mm捣打料并用烘干器烘干。用散料隔开成88个2.3m×2.3m的小单元，设计容铁量为1900吨。为防止渣铁外溢，残铁坑外围用散料叠高300mm～500mm挡墙。

4.出残操作实践

4.1 制作残铁口泥套

选定残铁口眼部位后，设备人员切割残铁口炉皮，开孔面积800mm×800mm。炉前人员将冷却壁内部积水用压缩空气吹扫干净，并在冷却壁开孔600mm×600mm。清理泥套部位残渣铁和冷却壁内与炉皮间填料，至炉皮起抠进至碳砖部位（大约340mm），用硬泥填实至与残铁沟下部连接，填料厚度250mm～300mm，残铁口直径100mm～150mm并用煤气火烘干。同时，为保证作业条件和环保要求，将炉前除尘引至残铁口处作临时除尘。

4.2 出残铁操作

以残铁口为中心点，在周边外30米内设置安全警戒线，悬挂安全警示标志，专人负责现场警戒。高炉主管技师负责对烧氧设备检查和确认，烧氧人员必须按要求穿戴好劳动保护用品（防热服、毛巾、面罩、Co报警仪），提前备好生产工具（氧气管、扦子、大锤、钩）。6日8:00热风炉处理净煤气，炉前准备烧残铁口工作；7日3:00开始烧冷却壁，8:00扩残铁口冷却壁完毕，10:00开始做残铁口泥套，铺残铁沟并开始烘烤，13:00开始烧残铁口出残铁，17:56残铁口烧开，开始出残铁。前期铁流较大，缓冲区和挡墙起到了作用，铁水经过缓冲区后顺利分配到残铁坑中。23:25出残铁结束，残铁口眼用水炮泥堵住，共出残铁835吨。

5.总结

（1）本次出残铁是鞍钢4038m³高炉的首次出残铁操作。由于现场环境复杂，工期紧张，炼铁部技术工作者制定了科学完善的出残铁方案，保证了本次出残铁操作安全顺利完成，开创了鞍钢大型高炉停炉技术的新篇章。

（2）从后期炉缸耐材拆扒时的验证结果看，本次出残铁作业非常成功。在炉缸拆扒过程中，进入炉缸勘察发现，整个炉缸残铁放净，炉底陶瓷杯底露出，炉底没有残存铁块，大大节省了炉缸耐材拆扒的时间。

（3）本次出残铁操作的不足：由于前期冷却壁停水、改管道以及漏水，造成焊接困难等问题，导致出残铁前的准备施工时间长达28小时。加上残铁口的制作，至7日17：56残铁才烧出，从停炉到出残铁历时近36小时。由于间隔时间长，导致残铁烧出困难，烧铁口时间长达5小时，加大了工人的劳动强度。同时由于间隔时间长，在炉缸侧壁形成了固态渣铁层，增加了炉缸耐材拆扒的工作量。