九钢3 号1 780 m3 高炉开炉快速达产实践

2024-01-07王磊

山西冶金 2023年11期

关键词：焦比枕木铁口

王磊

（九江萍钢钢铁有限责任公司炼铁厂，江西九江 332000）

1 九钢3 号1 780 m3 高炉概况

今年3 月份以来，3 号1 780 m3高炉炉缸侧壁环炭8.7 m 段局部测温点温度逐渐升高至466 ℃，并呈继续上涨趋势，如图1 所示。为此，采取了适当控制冶炼强度、加钛矿护炉以及休风堵风口等措施，环炭高温点温度才回落至安全范围内。

图1 九钢3 号高炉3 月21—23 日炉缸8 700 mm 段炭砖温度

进入6 月份，炉缸侧壁环炭7.8～9.6 m 段局部测温点温度呈现整体上升趋势，最高达到550 ℃，并且与之对应的炉缸第2 段冷却壁水温差以及炉壳外部温度均出现逐渐升高趋势（如图2、图3 和图4 所示），开始威胁到高炉正常冶炼生产[1-2]。分别采取了控冶强、加钛矿护炉以及休风凉炉堵风口等多项措施，但复风后环炭高温点温度下降缓慢，甚至偶尔还会出现反弹，只能降低冶炼强度。受当前钢材市场利润持续下降影响，3 号高炉于2022 年7 月26 日5：36停炉，进行大修。期间，对炉缸侧壁碳砖整体更换，炉缸整体支模浇筑，炉身、炉腰和炉腹等部位进行喷涂造衬，于2022 年8 月20 日19：18 顺利出铁。开炉后恢复顺利，快速达产，各项技术指标提高较快，开炉第三天即达产达标。

图2 九钢3 号高炉6 月26—27 日炉缸8 700 mm 段炭砖温度

图3 九钢3 号高炉6 月26—28 日炉壳人工测量温度

图4 九钢3 号高炉6 月26—27 日人工测量水温差温度

2 开炉前准备工作

2.1 炉缸砌筑与整体浇注

高炉于7 月29 日00：00 开始进行扒炉作业，由于时间紧、任务重、工期短，本次扒炉采取“破坏式”拆卸，8 月1 日21：00 炉缸侧壁炭砖全部清理完毕。通过详细检查与反复确认后，认为炉底的4 层满铺炭砖完好无损。8 月6 日19：35 开始砌炉缸第5 层环形炭砖，至8 月10 日09：30，第16 层炭砖砌完，共砌12层侧壁环形炭砖。砌筑期间，严格施工要求和工艺标准，安排专人轮流监工，对不合格或不达标之处要求及时整改或返工处理，严把施工质量关。

炉缸整体浇注是一项重造陶瓷杯的新技术，近年来，频繁在各大钢企新建或新修的高炉中使用，其特点在于紧贴炭砖直接进行支模浇注，浇注后“陶瓷杯”与炭砖形成整体结合，结构更加紧密，而炉缸整体传热效率得以有效保证和提高，从而达到传热平衡，保护炉衬安全，延长炉缸寿命。高炉于8 月10 日17：00开始进行炉底浇注，共浇注2 次，高度均为400 mm，炉缸侧壁共进行3 次浇注，高度分别为1 446 mm、1 554 mm 和1 800 mm，此段是整个浇注的重点区域，涉及象脚侵蚀区和铁口工作区。风口段共浇注2 次，每次浇注完后确保一定的养护期。

2.2 炉内喷涂

3 号高炉为薄壁炉衬结构，炉身上部为镶砖铸铁冷却壁，炉腹、炉腰和炉身中下部为铜冷却壁结构，其表面设计均为一层喷涂料，本次喷涂采用的是华西耐材第七代整体人工湿法喷注造衬技术，炉腹、炉腰和炉身下部高温区采用刚玉碳化硅喷注料，炉身中上部采用刚玉莫来石喷注料。8 月14 日上午10：30，开始对炉内内衬进行喷涂施工作业，为了确保喷涂料覆盖整个冷却壁，形成最好的操作炉型，并考虑与风口区浇注料的平滑过渡和与炉喉钢砖的平滑过渡，决定炉腹、炉腰和炉身下部喷涂150 mm，炉身中上部的喷涂厚度为200 mm。

2.3 热风炉保温

高炉大修期间，3 座卡鲁金顶燃式热风炉按照“保证内部蓄热充足，拱顶温度不低于800 ℃，硅砖界面温度不低于650 ℃，烟道温度不超过380 ℃”的原则进行保温，采取“烧炉—焖炉—返送—焖炉”基本操作方式，维持热风炉合适的拱顶温度，确保开炉后热风炉能正常运行。

2.3 高炉烘炉

高炉烘炉的重点是炉底和炉缸，烘炉的目的是使高炉耐火材料砌体内水分缓慢蒸发，提高砌体整体强度。同时，使整个炉体设备逐渐加热至生产状态，避免生产后因剧烈膨胀而损坏设备[1]。

根据1 780 m3高炉使用耐材的理化性质和结构特点，制订了详细的烘炉方案。本次烘炉时间计划为100 h，初始风量为1 100 m3/min，后逐渐加到3 000 m3/min，烘炉温度控制以炉底热电偶温度为准，以风量为调剂手段，以炉顶温度相制约，严格按照烘炉曲线进行烘炉。于8 月15 日19：08 开始烘炉，其中：150 ℃、350 ℃各保温10 h，600 ℃保温32 h。8 月19 日10：00，烘炉结束，然后，开始降温凉炉。烘炉计划曲线和升温速度见图5 和表1。

表1 九钢1 780 m3 高炉烘炉升温速度

图5 1 780 m3 高炉计划烘炉曲线

2.4 打压检漏

通过打压查出漏点，然后进行补漏，检查高炉和煤气系统工况，并对整个系统进行强度试验。凉炉后，通知风机房减风压至零，按试压要求关炉顶及重力除尘器放散阀、冷风放风阀，关严上密封阀。同时，打开下密封阀、料流阀和一次均压阀，热风炉各阀处于休风状态。打开混风大闸与调节阀，通知风机房送风，先将炉顶压力加到50 kPa，稳定10 min 后将炉顶压力加到100 kPa，确认无大漏点后继续升压，此后每次压力提高小于25 kPa，分4 次加到规定的200 kPa，并且每步稳定5 min,再逐步提高压力,提至200 kPa 后持续时间不小于1 h。查漏方法主要是涂肥皂水，发现漏点并及时做好标记。查漏完毕，放风至零，并对漏点进行补焊处理。

2.5 炉缸填充

此次开炉采用枕木填充炉缸，送风后枕木能迅速燃烧，有利于炉料松动下降、为炉缸提供充沛热量、铁口容易打开、改善下部透气性，有利于开炉后的煤气安全。枕木填充方法：从炉底至风口中心线以下600 mm 按“井”字法填充，中心部位填成1.5 m 高的堆尖形状，风口及附近区域用斜立枕木保护。上、下层枕木采用密排，中间层采用疏排方式进行装填。8 月20日10：30 开始装枕木，13：00 装完，共装枕木510 根。

2.6 原燃料准备

开炉料由烧结矿、球团矿、块矿、锰矿、石灰石、白云石和焦炭组成，为确保开炉顺利，调用全厂最好的原燃料供高炉使用，及时安排进料并达到规定的仓位。高炉开炉原燃料的部分理化指标见表2、表3。

表2 九钢3 号高炉开炉炉料主要成分

表3 九钢3 号高炉焦炭（一级焦）质量

2.7 送风参数选择

风口布局及进风率是高炉开炉的重要参数。为确保开炉后炉况顺行并实现快速达产，本次开炉仍采用传统的堵风口方式送风。高炉共26 个风口，长度为550 mm，直径为115 mm，全风口面积为0.270 1 m2，堵8 个风口，分别为1、3、11、13、15、17、23 和25 号风口，送风面积为0.187 m2，所有风口均采用斜5°安装。

2.8 开炉装料

高炉开炉的配料计算、装料方式与炉料分布是整个开炉过程的核心，是顺利开炉快速达产达标的关键，本次开炉总焦比为2.85，正常料焦比为0.8，矿批18 t，焦批8.877 t（干熄焦，水分质量分数为1.5%），料线为1.5 m，开炉原料由烧结矿65%+球团矿33%+2%锰矿+熔剂组成（各百分数分别为各矿石的质量占比），总压缩率为15%。

8 月20 日13：28 开始向炉内装料，炉腹以下装净焦，炉腹和炉腰下部装空焦（净焦+白云石），炉腰上部和炉身中下部装空焦和正常料，两者按规定的组合装入炉内，如表4 所示，16：00，装料完成。

表4 九钢3 号高炉开炉装料表

3 开炉操作

3.1 送风操作

本次开炉采取在装料时向炉内送入冷风，可以疏松料柱，带走装入炉内原燃料的水分，改善料柱透气性，有利于开炉时炉况顺行[2]。8 月20 日中班16：57开始送热风，冷风压力为65 kPa，热风压力为50 kPa，冷风流量为730 m3/min，风温为280 ℃。19：18，点火成功，点火风量为800～900 m3/min，热风压力为85 kPa，风温为450 ℃。19：35，送风风口全部明亮，开始逐步加风。20：00，风量已加至2 400 m3/min，热风压力为150 kPa，风温为800 ℃。随着风量的增加，料尺开始出现走动，因炉顶温度持续在40～50 ℃水平，未继续加风操作。随着冶炼进程的进行，炉顶温度逐渐升高，23：00，已上升至90 ℃左右水平，经3 次煤气成分检测和3 次煤气燃爆试验确认合格后，高炉于23：23 成功引气。

晚班21 日00：00，热风压力为253 kPa，冷风流量为2 835 m3/min，顶温为150 ℃，风温为835 ℃，压量关系开始逐渐走紧，为确保顺行，采取撤风温、减风控制。01：00，热风压力为221 kPa，冷风流量为2 350 m3/min，此后，压量关系越走越紧，热压出现爬坡后减风控制。01：35，出现局部管道气流，随后出现崩料，崩料后热压越走越高，甚至超过了风量曲线。02：28，采取放风坐料，开始逐步加风，风压加至200 kPa 后，压量关系再次走紧，采取大幅撤风温过渡。03：00，热风压力为228 kPa，冷风流量为1 860 m3/min，风压越走越高，透气性指数下降后，导致悬料。03：35，再次放风坐料，随后逐步加风，压量关系越走越平稳、顺畅，未再出现波动。根据炉况走势逐步加风、上负荷、扩矿批。

3.2 出渣铁操作

为了快速加热炉缸铁口区热量，提升炉缸整体热量水平，减少铁口喷吹时间，此次开炉仍采用从两边铁口插入氧枪的方法，以加快炉缸凉渣铁的熔化和排出，缩短开炉冶炼进程。送风前2 h，在两铁口预埋上氧枪，并通压缩空气和氧气对铁口进行预热。

8 月21 日07：26，发现西边铁口氧枪自动烧出后上炮堵口。09：58，开西边铁口出第一次铁，出铁顺利，因炉温偏高，垄沟有轻微粘沟现象，铁水物理热充足，铁量约30 t。第二次铁渣铁分离较好，炉渣开始冲水渣。21 日07：00 开始逐步捅风口，22：00 开始喷煤，随后开始富氧，随着冶炼强度的提升，当日风量已逐步加至3 800 m3/min，矿批扩至37 t，焦炭负荷上至3.55 t/t。8 月22 日03：50，捅开最后一个风口，实现全开风口作业。至此，本次高炉大修开炉基本恢复正常水平，3 号高炉主要操作参数及达产进度情况如表5、表6 所示。

表5 九钢3 号高炉主要操作参数及达产进度情况

表6 九钢3 号高炉主要操作参数及达产进度

4 经验总结

1）快速加热炉缸对顺利开炉至关重要。当炉缸热量不充分时，低温渣铁流入炉缸后会引起炉缸冻结。采用枕木填充炉缸，可以迅速着火燃烧，炉缸升温快、热效率高。本次开炉全炉焦比为2.85，较高的全炉焦比为快速加热炉缸提供了热量保证。

2）提高料柱透气性有利于料尺尽早活动，也利于快速增加风量，缩短冶炼进程。为此，本次开炉料使用的焦炭选择粒度大小合适的一级干熄焦，烧结矿按粒度大小粒级比例进行分级入炉。另外，装料期间进行冷风吹料对改善料柱透气性也有好处。

3）适时引气。引气是高炉开炉的一个非常重要环节。3 号高炉采用的是全干法布袋除尘工艺，由于采用枕木填充炉缸和快速增加风量，确保了较高的炉顶温度，也为干法布袋除尘投入使用创造了有利条件。

4）出好第一次渣铁。开炉后的第一次铁顺利与否，是开炉的重点工作之一，关乎着开炉的成败。为此，采取在东西两铁口煤气导出管中埋设氧枪，送风后通过氧枪供氧在炉内铁口区前端形成高温回旋区，促使炉缸铁口附近区域焦炭快速燃烧，提供大量热量促使渣铁快速熔化，为上部熔融滴落物提供下降空间，并改善渣铁流动性，从而为第一次出铁渣、铁排放顺畅奠定了基础。

5）快速降硅。快速降硅是实现高炉快速达产达标的一项重要措施，关键是在降硅的同时既要确保渣铁充沛的热量，又要使其具有良好的流动性，核心就是把握好降焦比的节奏。此次开炉负荷料焦比为0.8，135 批料后，矿批逐步加至32 t，焦比逐步降至0.480。21 日，首次铁水中w（Si）为3.56%，铁水物理热为1 510 ℃，碱度为1.05，铁量为120 t 左右。14 h 后，铁水中w（Si）降至1.86%，渣铁热量充沛、流动性良好，基本达到了开炉要求。