彭登學(xué) 肖揚(yáng)武 何萬洪 康作云
（首鋼水鋼技術(shù)中心）
摘 要：本文對(duì)首鋼水鋼1350m3高爐配合外圍處理故障進(jìn)行長期休風(fēng)后的爐況恢復(fù)過程中，由于慢風(fēng)時(shí)間長、燒結(jié)礦質(zhì)量下降、應(yīng)對(duì)措施不力造成爐況波動(dòng)的原因及處理進(jìn)行總結(jié)。通過添加錳礦、螢石、加組焦洗爐，堵風(fēng)口等措施，爐況逐步恢復(fù)正常。
關(guān)鍵詞：外圍變化；應(yīng)對(duì)不力；爐況失常 ；處理實(shí)踐
1 前言
水鋼三號(hào)高爐（1350m³）設(shè)有20個(gè)風(fēng)口和2個(gè)鐵口，采用銅冷卻壁薄襯結(jié)構(gòu)，無料鐘并罐爐頂，串聯(lián)軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)，三座內(nèi)燃式熱風(fēng)爐和一座頂燃式熱風(fēng)爐，干法除塵煤氣處理系統(tǒng)等一系列新技術(shù)，2017年4月高爐大修后進(jìn)入第二代爐齡。
在市場經(jīng)濟(jì)對(duì)鋼鐵企業(yè)的沖擊下，為謀求生存，根據(jù)公司戰(zhàn)略調(diào)整，于2022年9月開始開展釩鈦礦冶煉攻關(guān)，釩鈦球配比由10%增加至40%，中鈦渣冶煉獲得成功，爐況順行和各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)均得到提升。
2 爐況的演變過程
2023年4月10日受動(dòng)力5#鼓風(fēng)機(jī)故障影響，配合4#高爐降料面休風(fēng)，4月11日18：52高爐送風(fēng)恢復(fù)，高爐恢復(fù)前期四高爐處于降料面末期，高爐慢風(fēng)待四高爐降料面結(jié)束，造成高爐慢風(fēng)時(shí)間長、熱量不足，爐況恢復(fù)困難，待重新組織加焦提高爐缸熱量后，高爐于4月15日恢復(fù)正常，4月16日開始使用釩鈦礦。
4月18日開始燒結(jié)質(zhì)量下行，主要體現(xiàn)在：平均粒徑下降，＜5mm比例上升，誘發(fā)高爐二次爐況波動(dòng)，高爐在應(yīng)對(duì)過程中順行不保，懸料頻繁，風(fēng)量持續(xù)下行，期間以調(diào)整上部制度為主，效果不明顯，于4月29日休風(fēng)堵風(fēng)口恢復(fù)。
4月29日高爐休風(fēng)堵風(fēng)口后，采取洗爐措施，爐況處理15天，上部措施主要是以打開中心氣流為主要思路，取得了較好效果，本次爐況波動(dòng)歷時(shí)36天，給公司的生產(chǎn)經(jīng)營帶來巨大的損失，值得我們深刻的反思，具體歷程詳見圖1。
圖1 三高爐爐況失常期間風(fēng)量/（m³/min）、產(chǎn)量/（t/d）變化情況圖
3 爐況處理及調(diào)整
3.1 第一階段：2023年4月11日-4月15日,送風(fēng)后的爐況恢復(fù)
此階段因三高爐長期休風(fēng)送風(fēng)后四高爐降料面未結(jié)束，高爐不具備上風(fēng)條件，慢風(fēng)時(shí)間長，爐缸未得到及時(shí)補(bǔ)充熱量，最終造成爐缸虧熱，風(fēng)量持續(xù)偏低，具備加風(fēng)時(shí)已上風(fēng)困難，操作上主要采取的措施是退批重、退負(fù)荷、加組焦、外移礦石角度開中心的思路，其中礦批由35.000t/批↘30.000t/批，焦炭負(fù)荷由3.898t/t↘3.544t/t。附加焦每隔10批加10噸。4月12日11：00開始加組焦30噸、20噸、10噸，間隔10批循環(huán)加至4月13日，共計(jì)3組；同時(shí)調(diào)整布料制度，焦炭平臺(tái)不動(dòng)，礦石平臺(tái)整體外移1°，以開中心為目的，做爐溫兩天后高爐逐步恢復(fù)正常，4月13日開2個(gè)風(fēng)口，4月14日開5個(gè)風(fēng)口，4月16日高爐恢復(fù)正常。
3.2 第二階段：2023年4月22日-4月28日，儲(chǔ)備爐缸熱量以上風(fēng)
通過第一階段調(diào)整，高爐恢復(fù)至正常水平，但經(jīng)過短期穩(wěn)定后，又因燒結(jié)礦質(zhì)量下降，高爐應(yīng)對(duì)不力，造成爐況二次波動(dòng)，崩滑料、懸料頻繁，順行難保，4月22日開始風(fēng)量守不住，首先采取退礦批、退負(fù)荷措施，未達(dá)效果，從4月23日開始來回于放邊、壓邊、放邊間調(diào)整上部制度，目的是想通過布料調(diào)整引導(dǎo)煤氣分布，盡快恢復(fù)風(fēng)量，但調(diào)整過程顯得偏亂，未達(dá)預(yù)期目標(biāo)，具體情況詳見表1。
表1 三高爐爐況失常第二階段處理及調(diào)整情況
3.3 第三階段：2023年4月29日-5月18日，洗爐缸
通過第二階段的調(diào)整，未達(dá)到恢復(fù)風(fēng)量的目的，爐缸進(jìn)一步惡化，爐缸側(cè)壁溫度持續(xù)下行，低于正?？刂茦?biāo)準(zhǔn)下限（330℃），爐缸出現(xiàn)堆積，第三階段主要采取以洗爐缸的措施，于4月29日13:10休風(fēng)158min堵5#、6#、7#、15#、16#風(fēng)口恢復(fù)（5個(gè)）,同時(shí)采取加錳礦、螢石、組焦洗爐，上部收角度放邊，停一臺(tái)軟水泵等措施，直至5月6日爐缸側(cè)壁溫度開始上升，洗爐取得效果，高爐順行好轉(zhuǎn)，逐步具備加風(fēng)條件，直至5月18日高爐恢復(fù)正常，爐缸側(cè)壁溫度最高點(diǎn)溫度變化詳見圖2.
圖2 爐況失常期間爐缸側(cè)壁溫度最高點(diǎn)（TE026）溫度/（℃）變化圖
4 爐況波動(dòng)原因分析
4.1 基礎(chǔ)熱量不足，長期休風(fēng)恢復(fù)慢風(fēng)時(shí)間長，爐缸虧熱嚴(yán)重
2023年4月10日長期休風(fēng)前高爐處于中鈦渣冶煉，操作物理熱長期低于控制標(biāo)準(zhǔn)的下限（標(biāo)準(zhǔn)1420-1460℃）。4月10日8:37-10:20因四高爐風(fēng)機(jī)停風(fēng)由三高爐向四高爐撥風(fēng)103分鐘，18:36開始休風(fēng)24小時(shí)16分鐘配合四高爐降料面停爐，于次日18:52送風(fēng)恢復(fù)爐況，由于四高爐降料面未結(jié)束，兩高爐共用4#鼓風(fēng)機(jī)，三高爐風(fēng)量持續(xù)維持在1400m³/min左右，直至4月12日7:00四高爐降料面結(jié)束，三高爐才具備加風(fēng)條件，持續(xù)慢風(fēng)達(dá)12小時(shí)以上，此時(shí)物理熱已下降至1250℃，爐缸虧熱嚴(yán)重，渣鐵流動(dòng)性極差，高爐錯(cuò)過上風(fēng)的機(jī)會(huì)，高爐處于緩慢做爐溫恢復(fù)中，具體情況詳見圖3。
圖3 爐況失常第一階段爐溫/（%）、物理熱/(℃)控制圖
2023年4月16日，高爐恢復(fù)至正常風(fēng)量，但爐缸虧熱未得到徹底解決，爐缸處于亞健康狀態(tài)，高爐抵抗力低，具體爐溫控制詳見圖4。
圖4 爐況失常第二階段爐溫/（%）、物理熱/(℃)控制圖
通過對(duì)現(xiàn)場爐渣取樣電鏡掃描，物理熱低于1420℃時(shí)，會(huì)造成爐渣析出大量的高熔點(diǎn)鈣鈦礦物質(zhì)，使?fàn)t渣流動(dòng)性變差，這也證實(shí)了爐缸虧熱后高爐持續(xù)加不上風(fēng)，爐前勞動(dòng)強(qiáng)度加大，延長了爐況恢復(fù)的時(shí)間，現(xiàn)場爐渣電鏡掃描如圖5。
圖5 爐況失常第二階段現(xiàn)場爐渣電鏡掃描圖
注：左圖為現(xiàn)場渣（TiO2:6.61%，物理熱：1330℃），白點(diǎn)代表鈣鈦礦，右圖為現(xiàn)場渣（TiO2:2.47%，物理熱：1436℃）。
4.2 燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)不穩(wěn)定，燒結(jié)礦平均粒徑下降，入爐含粉量增加
燒結(jié)礦粒度組成對(duì)爐況最直接的影響就是塊狀帶煤氣流分布的影響，小粒度燒結(jié)礦入爐后，在高爐爐身特別是爐身中上部塊狀帶，由于小粒度燒結(jié)礦不均勻的填充在空隙中，使得煤氣流的正常上升通道受阻，極易使高爐產(chǎn)生局部氣流，控制不當(dāng)還有可能造成管道行程。從4月18日開始燒結(jié)礦平均粒徑由17.20mm下降至15.2mm，＜5mm部分由2.2%上升至5.1%,最高達(dá)到了8.66%，粒級(jí)組成偏離了正常水平，加上4月21-23日6#燒結(jié)機(jī)因電流高開停機(jī)35次，產(chǎn)生開機(jī)料21500噸，只落地4360噸，大量的開機(jī)料進(jìn)入高爐，具體情況詳見圖6、圖7。
圖6 爐況失常第二階段燒結(jié)礦平均粒徑/（mm）、＜5mm比例/（%）變化圖
圖7 6#燒結(jié)機(jī)故障停機(jī)歷史曲線及開機(jī)料組織情況圖
4.3 異常爐況處理不力
1) 長期休風(fēng)前停鈦球不果斷
2023年4月10日四高爐停風(fēng)后，三高爐休風(fēng)是可以預(yù)見的，高爐未及時(shí)下調(diào)釩鈦球比例；對(duì)于長期中鈦渣冶煉的高爐，在高爐長期休風(fēng)前，應(yīng)果斷降低或停止釩鈦球冶煉，這有利于高爐爐況的恢復(fù)。
2) 篩分管理制度不完善，處置措施滯后
事業(yè)部篩分管理制度中未明確篩分?jǐn)?shù)據(jù)異常后的處置措施，如調(diào)整篩速、減少用量等，4月18日開始燒結(jié)礦質(zhì)量明顯下降，各班工長都在記錄燒結(jié)礦發(fā)黃，但未引起重視，直至4月24日高爐才將燒結(jié)礦含粉高的2A稱量減至40%，4月25日將2A、3A、5A、7A的篩速由2.2t/min下調(diào)至1.3t/min，處置措施滯后。
3) 未及時(shí)采取堵風(fēng)口措施，造成鼓風(fēng)動(dòng)能維持低于正常水平
2023年4月23日開始，高爐崩滑料、懸料增加，動(dòng)能低于正常水平，未及時(shí)采取堵風(fēng)口提動(dòng)能措施，導(dǎo)致爐缸工作狀態(tài)持續(xù)惡化，錯(cuò)失爐況處理黃金時(shí)間，具體情況詳見圖8。
圖8 爐況失常鼓風(fēng)動(dòng)能/（J/S）控制及懸料、崩滑料/(次/d)統(tǒng)計(jì)圖
4) 上部制度調(diào)整頻繁，思路不清晰
從4月23日開始來回于放邊、壓邊、放邊間調(diào)整上部制度，動(dòng)機(jī)不清晰，調(diào)整過程顯得偏亂，均未取得效果，錯(cuò)過了爐況恢復(fù)最佳時(shí)間，進(jìn)一步惡化了爐況，造成爐缸堆積，4月29日被迫休風(fēng)堵風(fēng)口，開始加錳礦、螢石、組焦等措施洗爐。
5) 恢復(fù)爐況過程中壓差控制偏高
在爐況恢復(fù)第二階段頻繁出現(xiàn)頂壓差操作，4月23日開始由于壓差控制高，造成懸料，該現(xiàn)象一直未得到重視，導(dǎo)致高爐頻繁出現(xiàn)崩滑料、懸料現(xiàn)象，4月23日-4月29日期間出現(xiàn)懸料10次，進(jìn)一步加劇了爐況的惡化，只有4月26日未出現(xiàn)懸料（未頂壓差操作），懸料、崩滑料詳見圖9。
圖9 爐況失常第二階段壓差/(kpa)控制情況圖
綜合以上分析，長期休風(fēng)后慢風(fēng)時(shí)間長、長期低爐溫操作、燒結(jié)礦質(zhì)量下降均是高爐波動(dòng)的誘因，而在異常爐況恢復(fù)過程中，由于采取的措施不力加劇了爐況的惡化，造成高爐波動(dòng)達(dá)36天，給公司的生產(chǎn)經(jīng)營帶來巨大的損失，值得我們深刻的反思。
5 結(jié)論
(1)合理而穩(wěn)定的爐缸熱制度是高爐順行的基礎(chǔ)，通過水鋼渣系研究發(fā)現(xiàn)，水鋼三高爐現(xiàn)有冶煉條件下，物理熱低于1420℃時(shí)，爐渣將大量析出鈣鈦礦，導(dǎo)致爐渣粘度增大流動(dòng)性變差，不利于爐況的穩(wěn)定，水鋼三高爐鐵水物理熱宜控制在1420℃-1460℃之間，低鈦渣時(shí)物理熱應(yīng)＞1430℃。
（2）以高爐為中心，堅(jiān)持寧愿休風(fēng)不慢風(fēng)的指導(dǎo)思想，有計(jì)劃的慢風(fēng)應(yīng)提前10小時(shí)改普礦冶煉。
（3）無論何時(shí)，高爐順行都應(yīng)放在第一位的，只有在順行的前提下才具有高爐穩(wěn)定的可能，本次三高爐爐況波動(dòng)出現(xiàn)多次懸料，恢復(fù)進(jìn)程走了很多彎路，有爐況本身的原因，也有操作的原因，對(duì)特殊爐況的處理應(yīng)做到思想統(tǒng)一，方向一致。
（4）任何情況下高爐壓差的控制，都是必須重視的事情，雖然不同的高爐，或者同一高爐的不同狀態(tài)下適宜的壓差數(shù)據(jù)有區(qū)別，但是壓差的高低與高爐狀態(tài)的對(duì)應(yīng)性，還是存在的，高爐操作者（管理者）對(duì)壓差的把握仍然是高爐調(diào)整的重要參數(shù)，盲目上壓差，是心里沒數(shù)的表現(xiàn)。
（5）上部調(diào)劑應(yīng)以盡快恢復(fù)風(fēng)量為目標(biāo)，下部調(diào)劑以保障風(fēng)口面積與標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速的適應(yīng)性，確保風(fēng)口前具備足夠的鼓風(fēng)動(dòng)能，避免爐況上、下部調(diào)劑不匹配的現(xiàn)象。
（6） 臨時(shí)堵風(fēng)口是提高鼓風(fēng)動(dòng)能最直接的方式，特殊爐況的恢復(fù)，加風(fēng)困難時(shí)，更應(yīng)果斷采取堵部分風(fēng)口，有利于快速恢復(fù)風(fēng)量。
參考文獻(xiàn)：
[1] 齊萬兵等.重鋼1750m³高爐爐況失常恢復(fù)實(shí)踐[J].四川冶金，第45卷第3期,2023年6月.
[2] 路鵬等.宣鋼1#高爐長期休風(fēng)爐況恢復(fù)實(shí)踐[C].2022年全國煉鐵低碳技術(shù)研討會(huì)會(huì)議論文集.
[3] 楊紹利.釩鈦磁鐵礦綜合利用技術(shù)手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2021年.