張洪海
（河鋼宣鋼煉鐵廠）
摘要：高爐長(zhǎng)壽是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。宣鋼4#高爐采取合理設(shè)計(jì)、嚴(yán)格施工、高爐精細(xì)操作、管控有害元素、爐體維護(hù)等技術(shù)措施后，一代高爐壽命已經(jīng)達(dá)到了10年8個(gè)月，達(dá)到了預(yù)期的長(zhǎng)壽目標(biāo)。現(xiàn)正在步入大型高爐長(zhǎng)壽的先進(jìn)行列。
關(guān)鍵詞：高爐；長(zhǎng)壽；高爐操作；爐體維護(hù)
1、前言
隨著鋼鐵業(yè)的不斷發(fā)展，高爐長(zhǎng)壽不僅能節(jié)約高額的大修費(fèi)用，改善高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，增加生鐵產(chǎn)量，而且能充分發(fā)揮鐵前工序的設(shè)備能力，提高整個(gè)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，煉鐵工作者越來(lái)越重視高爐長(zhǎng)壽效益和高爐長(zhǎng)壽的研究，實(shí)現(xiàn)鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的高效化、連續(xù)化和連續(xù)化得以正常有序進(jìn)行。國(guó)外高爐在長(zhǎng)壽方面處于先進(jìn)水平，高爐壽命大多數(shù)在10至15年之間，部分高爐壽命超過(guò)了15年。我國(guó)大多數(shù)高爐的壽命都在6至8年之間，與國(guó)外高爐有很大的差距。我國(guó)從八十年代以來(lái)重視高爐的長(zhǎng)壽化研究。
宣鋼4#高爐有效容積1800m3，于2005年10月24日建成投產(chǎn)，截止2016年7月份已經(jīng)生產(chǎn)了10年9個(gè)月，生鐵產(chǎn)量總計(jì)1609.18萬(wàn)噸，單位爐容生鐵產(chǎn)量8940t/m3。目前還在生產(chǎn)，爐缸炭磚溫度200℃~250℃，高爐壽命有望進(jìn)一步延長(zhǎng)。
2、長(zhǎng)壽化設(shè)計(jì)及施工
宣鋼4#高爐以“先進(jìn)、長(zhǎng)壽、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保”為設(shè)計(jì)原則，主要特點(diǎn)是大爐缸、加深死鐵層、適當(dāng)矮胖、減小爐身和爐腹角。爐缸高度4300mm，爐缸容積占高爐有效容積的18.75%，保證風(fēng)口前有足夠的風(fēng)口回旋區(qū)，有利于煤粉的充分燃燒及改善高爐下部中心焦的透氣(液)性，有利于改善氣體動(dòng)力學(xué)條件。死鐵層深度2143mm，死鐵層深度占爐缸直徑的21.43%，減輕鐵水環(huán)流造成的“象腳”狀異常侵蝕，提高爐缸、爐底壽命。為適應(yīng)宣鋼原燃料條件，爐型適度矮胖，高徑比2.41，適當(dāng)減小爐腹角，有利于爐內(nèi)煤氣流均勻分布，延緩對(duì)爐腹、爐腰冷卻壁的沖刷、損壞，延長(zhǎng)爐體壽命。
宣鋼4#高爐采用陶瓷杯炭磚水冷爐底、爐缸結(jié)構(gòu)。爐底下部砌筑一層石墨炭磚、三層半石墨炭磚，爐底上部砌筑微孔炭磚，爐缸外側(cè)環(huán)砌炭磚，爐缸內(nèi)為陶瓷杯結(jié)構(gòu)。鐵口區(qū)域和鐵口以下的杯壁厚度逐漸增厚,并與陶瓷墊形成平滑過(guò)渡的“鍋底”型熱面,風(fēng)口區(qū)域采用與陶瓷杯壁相同材質(zhì)的單元式大塊風(fēng)口組合磚。在陶瓷杯、風(fēng)口組合磚內(nèi)襯結(jié)構(gòu)中采用了膨脹墊、緩沖密閉層、結(jié)構(gòu)密閉等技術(shù)。
冷卻系統(tǒng)采用軟水密閉循環(huán)冷卻冷卻。
施工質(zhì)量是高爐長(zhǎng)壽至關(guān)重要的一環(huán)，主要是要加強(qiáng)施工質(zhì)量的監(jiān)督和管理，制定一系列比較完善的施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，尤其是高爐爐缸的耐火材料制造、砌筑，對(duì)其施工后耐火材料的磚縫要求很嚴(yán)，否則生產(chǎn)中鐵水容易滲透，并造成耐火材料的侵蝕、上浮，導(dǎo)致高爐壽命的降低。
3、高爐長(zhǎng)期穩(wěn)定順行技術(shù)
高爐有了合理的設(shè)計(jì)和嚴(yán)格的施工以后，能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求的壽命，取決于高爐操作管理、維護(hù)水平。根據(jù)宣鋼高爐原燃料特點(diǎn)、冶煉條件和爐型，宣鋼4#高爐經(jīng)過(guò)不斷地探索與研究，合理調(diào)劑，穩(wěn)定中心，控制邊緣，管控有害元素，高爐順行狀態(tài)得到了顯著改善，實(shí)現(xiàn)了高爐長(zhǎng)期穩(wěn)定順行，為高爐長(zhǎng)壽創(chuàng)造了有利條件，同時(shí)改善了技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
3.1縮小風(fēng)口面積,提高鼓風(fēng)動(dòng)能
風(fēng)口面積由0.2904m2縮小至現(xiàn)在的0.2793m2，實(shí)際風(fēng)速由250～260m/s提高到260～270m/s，鼓風(fēng)動(dòng)能由100～110kJ/s提高到115～125kJ/s。隨著鼓風(fēng)動(dòng)能提高，回旋區(qū)擴(kuò)大，并向爐缸中心延伸，改善了死焦堆的透液性，提高了爐缸活躍度，鐵水從爐缸死料柱下方通過(guò)，減輕了鐵水環(huán)流對(duì)爐缸側(cè)壁的沖刷侵蝕，延長(zhǎng)了高爐壽命。
3.2穩(wěn)定中心，控制邊緣
煤氣分布影響高爐穩(wěn)定順行、節(jié)能降耗、長(zhǎng)壽等方面。合理煤氣分布的目標(biāo)是，爐況的穩(wěn)定順行，煤氣利用率較高，有利于高爐長(zhǎng)壽。宣鋼4#高爐的操作方針是穩(wěn)定中心，控制邊緣。在下部調(diào)劑日趨合理的條件下，擴(kuò)大礦批，穩(wěn)定氣流分布，逐步將礦角外移，增加邊緣礦角圈數(shù)，提高邊緣礦焦比例，適當(dāng)縮小中心焦角度，維持一定的中心焦圈數(shù)，形成了倒“V”型軟融帶，降低爐體熱負(fù)荷，提高了煤氣利用率。
3.3高爐操作技術(shù)管理
加強(qiáng)入爐原燃料管理，保持高料位，降低入爐含粉。維持入爐原燃料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，盡量減少原燃料結(jié)構(gòu)的調(diào)整次數(shù)和幅度。從2014年12月后宣鋼4#高爐燒結(jié)礦配比由67%提高至72%。從貨源、進(jìn)廠驗(yàn)質(zhì)、配煤、噴吹等環(huán)節(jié)加強(qiáng)管理，穩(wěn)定煤粉質(zhì)量。與有關(guān)院校合作，開(kāi)展?fàn)t料熔滴研究，指導(dǎo)高爐操作。
保持合理爐型，建立符合原料條件的爐型溫度標(biāo)準(zhǔn)，并通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐對(duì)爐型參數(shù)進(jìn)行合理修正，進(jìn)一步促進(jìn)爐況穩(wěn)定順行程度的改善，堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)化操作，維持合理的操作爐型。加強(qiáng)參數(shù)控制管理，實(shí)施低硅冶煉，[Si]+[Ti]按照0.40%~0.55%控制，穩(wěn)定風(fēng)量，穩(wěn)定綜合負(fù)荷，穩(wěn)定爐渣堿度，保證爐缸熱量充沛，保持良好的渣鐵流動(dòng)性。高度重視爐缸工作的均勻性、活躍性。在下部調(diào)劑中穩(wěn)定高風(fēng)溫和噴煤量，全開(kāi)風(fēng)口、全風(fēng)量作業(yè)，保持較高的鼓風(fēng)動(dòng)能，促進(jìn)爐缸全面均勻活躍。制定爐缸工作活躍性、爐況穩(wěn)定性、煤氣流合理性、爐型管理的判別標(biāo)準(zhǔn)，細(xì)化高爐操作。
3.4加強(qiáng)鐵口維護(hù)
維護(hù)好鐵口，出盡渣鐵直接關(guān)系到高爐的強(qiáng)化及長(zhǎng)壽。鐵口過(guò)深時(shí)鐵水對(duì)爐底沖擊大，爐底侵蝕會(huì)加快；鐵口過(guò)淺則渣鐵出不凈，對(duì)鐵口周圍冷卻壁的安全產(chǎn)生威脅。宣鋼4#高爐鐵口深度一般維持在2.9m左右。改善炮泥質(zhì)量，加強(qiáng)鐵口維護(hù)，避免燒鐵口、潮鐵口出鐵，保證鐵口深度合格率，及時(shí)出盡渣鐵。
4、爐況長(zhǎng)期休風(fēng)快速恢復(fù)技術(shù)
休風(fēng)前爐況的穩(wěn)定順行是快速恢復(fù)的前提和基礎(chǔ)。休風(fēng)前確保爐況順行良好，煤氣流分布合理，爐缸工況良好，爐缸熱量充沛，為恢復(fù)爐況時(shí)煤氣流的迅速重建創(chuàng)造條件。各段休風(fēng)料負(fù)荷要與減風(fēng)、停煤時(shí)間對(duì)應(yīng)，各段休風(fēng)料在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)到達(dá)指定位置，凈焦必須到達(dá)爐腹、爐腰位置。復(fù)風(fēng)初期，煤氣流重建，控制合理的全爐壓差，掌握好加風(fēng)、送煤、開(kāi)風(fēng)口，渣鐵組織等細(xì)節(jié)操作，達(dá)到爐況快速恢復(fù)的目的。
5、有害元素的管控技術(shù)
有害元素鋅和堿金屬對(duì)高爐順行和長(zhǎng)壽影響很大。宣鋼4#高爐鋅負(fù)荷低于400g/t(Fe)，堿金屬低于3.5kg/t(Fe)。根據(jù)高爐對(duì)有害元素含量的要求，制定進(jìn)廠各種原燃料有害元素含量控制范圍，從源頭上控制有害元素含量。對(duì)同一品種不同有害元素含量的物料，在生產(chǎn)中要高低合理搭配，避免造成某一種有害元素含量超過(guò)控制范圍。跟蹤入爐原燃料中的各種有害元素的含量，計(jì)算有害元素收支情況，，指導(dǎo)高爐操作，形成定期排堿制度，發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，及時(shí)調(diào)整高爐原料結(jié)構(gòu)或入燒原料結(jié)構(gòu)。
6、爐體維護(hù)技術(shù)
爐缸炭磚氣隙是影響爐缸有效傳熱、鐵口區(qū)域出現(xiàn)侵蝕的重要因素。利用定修機(jī)會(huì)對(duì)爐缸部位開(kāi)孔檢查排氣和排水情況，并進(jìn)行灌漿，及時(shí)將爐缸爐墻冷側(cè)可能出現(xiàn)的氣隙和煤氣通路填充密實(shí)。風(fēng)口漏水及時(shí)休風(fēng)更換，避免炭磚氧化變質(zhì)。
2013年1月16日位于西鐵口下方爐缸碳磚T1493和T1593升高至700℃以上，高爐安全生產(chǎn)受到嚴(yán)重威脅。通過(guò)提高爐體冷卻水量至3650 m3/h，提高鈦負(fù)荷至9.5 kg/t(Fe)以上，階段性堵風(fēng)口限制冶強(qiáng)，進(jìn)一步限制有害元素含量等技術(shù)措施，爐缸炭磚溫度逐步降低至230℃~350℃之間。
7、結(jié)語(yǔ)
合理設(shè)計(jì)和嚴(yán)格施工是高爐長(zhǎng)壽的重要環(huán)節(jié)。高爐建成投產(chǎn)后，高爐長(zhǎng)壽是一項(xiàng)維護(hù)技術(shù)方面的系統(tǒng)工程，最關(guān)鍵的是對(duì)煤氣流進(jìn)行有效控制。宣鋼4#高爐操作方針堅(jiān)持以中心為主邊緣為輔的上下部調(diào)劑，對(duì)爐體進(jìn)行有效維護(hù)，對(duì)有害元素進(jìn)行管控，降低爐體熱負(fù)荷，減輕爐缸環(huán)流侵蝕，延長(zhǎng)了高爐壽命。