胡春暉，陳生利，柏德春、余駿

（廣東中南鋼鐵股份有限公司，廣東韶關(guān)512100）

摘要：高爐停爐對(duì)爐缸進(jìn)行修復(fù)，均需要對(duì)爐缸進(jìn)行清理，目的是清除爐缸內(nèi)部殘留渣鐵，便于后續(xù)爐缸澆注或者是爐缸碳磚砌筑。清理爐缸殘留渣鐵，作業(yè)難度非常大，安全風(fēng)險(xiǎn)較高，作業(yè)周期長(zhǎng)。爐缸清理是否干凈，關(guān)系到高爐投產(chǎn)后爐缸安全及長(zhǎng)壽，是高爐爐缸修復(fù)的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)。本文結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，闡述了清理爐缸過(guò)程中放殘鐵作業(yè)、清理作業(yè)、安全管控等具體技術(shù)，提出了系列關(guān)于爐缸清理創(chuàng)新思路，為不斷優(yōu)化爐缸清理技術(shù)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：高爐；停爐；爐缸清理；放殘鐵

1前言

中南鋼鐵6號(hào)高爐，有效爐容1050m³，2021年9月，爐缸側(cè)壁溫度居高不下，威脅高爐安全生產(chǎn)，隨后組織停爐對(duì)爐缸實(shí)施澆注，于2021年11月，爐缸澆注完成開(kāi)爐投產(chǎn)。本次爐缸澆注耗時(shí)約2個(gè)月時(shí)間，其中，清理爐缸殘鐵耗時(shí)達(dá)15天，對(duì)整個(gè)爐缸修復(fù)工期影響較大。2024年2月，6高爐因側(cè)壁溫度偏高再次升高達(dá)480℃，考慮到爐缸安全問(wèn)題，于2024年2月26日停爐對(duì)爐缸進(jìn)行修復(fù)。本次爐缸修復(fù)，從停爐后爐放殘鐵作業(yè)，再到本體內(nèi)部殘留物清理，均采用了系列創(chuàng)新技術(shù)，耗時(shí)9天就開(kāi)始進(jìn)行爐缸澆注，為高爐提前復(fù)產(chǎn)創(chuàng)造了條件。

2高爐停爐

2.1降料面作業(yè)

本次停爐，采用洗爐的方法來(lái)減少爐墻粘結(jié)物，改善渣鐵流動(dòng)性，活躍爐缸。停爐前10天，通過(guò)調(diào)整礦焦布料角度，適度發(fā)展邊緣，沖刷爐墻；同步調(diào)整高爐冶煉參數(shù)，[Si]=0.4～0.8%、R=1.05～1.15.S:0.025～0.045%、MgO:8～9%、Al₂O₃:15.5%以內(nèi)，為保證爐缸熱量充沛鐵水溫度目標(biāo)按爐次PT≥1470℃進(jìn)行調(diào)控。停爐前2天開(kāi)始降低煤比冶煉，噴煤比由170kg/t降至120～130kg/t；在配料制度方面，每批料加入少量硅石、錳礦，降低爐渣堿度；停爐前12小時(shí)開(kāi)始逐步退負(fù)荷，8小時(shí)開(kāi)始改全焦冶煉，全焦冶煉時(shí)的負(fù)荷約為2.9t/t，根據(jù)冶煉周期計(jì)算，待全焦負(fù)荷到達(dá)風(fēng)口下方時(shí)，組織高爐預(yù)休風(fēng)，利用預(yù)休風(fēng)時(shí)間處理停爐相關(guān)設(shè)備以及相關(guān)準(zhǔn)備工作。在預(yù)休風(fēng)時(shí)，高爐爐頂料面最后一批次放入10噸凈焦，一方面便于預(yù)休風(fēng)爐頂點(diǎn)火作業(yè)，一方面改善休風(fēng)后料柱透氣性。

預(yù)休風(fēng)結(jié)束后，高爐開(kāi)始送風(fēng)降料面，采用爐頂打水降溫工藝來(lái)控制爐頂煤氣溫度，控制標(biāo)準(zhǔn)按照350-450℃進(jìn)行，當(dāng)煤氣溫度高于450℃時(shí)，爐頂霧化打水系統(tǒng)自動(dòng)打開(kāi)，當(dāng)煤氣溫度低于350℃時(shí)，霧化打水系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉。在打水降溫過(guò)程中，嚴(yán)格控制煤氣中 H2含量。打水降料面過(guò)程中 H2 含量隨溫度區(qū)間控制標(biāo)準(zhǔn)如表 1 所示。當(dāng)H2含量超標(biāo)時(shí)，必須實(shí)施減風(fēng)操作，同時(shí)減少打水量，直到 H2含量在控制標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。

高爐降料面開(kāi)始階段，富氧量按照日常最高值控制，隨著料面降低，富氧量逐步減少。風(fēng)量、氧量控制如圖 1 所示。高爐風(fēng)溫使用以滿足爐況順行和爐溫控制為原則，理論燃燒溫度原則小于2350℃，在此基礎(chǔ)上盡量使用高風(fēng)溫，保證鐵水溫度。

降料面過(guò)程中，半小時(shí)取一個(gè)煤氣樣，化驗(yàn) 煤氣中的 CO、CO₂、H₂、O₂及 N₂含量，要求取樣前應(yīng)放散管道內(nèi)殘余煤氣，放散時(shí)間在 2 分鐘左右，以保證取樣的及時(shí)性和代表性。降料面初期，CO 開(kāi)始上升，CO₂開(kāi)始降低；H₂ 上升接近 CO₂值時(shí)，料面在爐身下部；H₂>CO₂時(shí)料面進(jìn)入爐腰；當(dāng) CO開(kāi)始降低，CO₂ 開(kāi)始上升，料面進(jìn)入爐腹；N₂開(kāi)始上升料面進(jìn)入風(fēng)口區(qū)；當(dāng) CO 和CO₂相等的時(shí)候，降料面工作接近尾聲。當(dāng)料面距風(fēng)口中心線 1.5m 左右或煤氣成分超安全基準(zhǔn)O₂＞1%，不符合進(jìn)入管網(wǎng)條件，高爐放散、切煤氣，改常壓操作。煤氣中 O₂濃度>1%或超過(guò)半數(shù)風(fēng)口出現(xiàn)吹空現(xiàn)象。

爐前按照停爐要求組織出鐵，原則上第一次鐵安排在送風(fēng)后 1 小時(shí)出；第二次鐵安排在料面進(jìn)入爐腹以后出；第三次鐵料線降到風(fēng)口中心線以上約 1.5m 時(shí)出最后一爐鐵。最后爐次鐵結(jié)束后，降爐前渣鐵溝全部排空，高爐休風(fēng)停爐。

2.2 放殘鐵操作

2.2.1 爐缸殘鐵量計(jì)算

殘鐵量計(jì)算方法為：死鐵層高度計(jì)算，取值：殘鐵口位置標(biāo)高 7m，距離鐵口中心線 1.6m，殘鐵通道角度取 10°，鉆孔深度 2.5m，則死鐵層高度為：1.6-2.5*sin(10°)= 1.6-2.5*0.1736=1.17m。

式中，各字母代表如下： W：殘鐵量；k：殘鐵系數(shù)，取 0.3～0.7；d： 爐缸侵蝕后直徑，取 7.5m；h：殘鐵部分高度，即侵蝕深度加設(shè)計(jì)死鐵層厚度，取上述計(jì)算值1.17m；W＝0.785*（0.3～0.7）*7.5*7.5*1.17*7 ＝108～251t；即爐內(nèi)殘鐵量在 108～251t 之間，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取 190 噸。按每個(gè)鐵水包裝 80~100 噸，加備用包，需準(zhǔn)備鐵水罐 4 個(gè)。

2.2.2 放殘鐵平臺(tái)制作

本次放殘鐵，根據(jù)高爐區(qū)域場(chǎng)地情況，確定在高爐正南方向吊裝孔設(shè)置殘鐵孔，在高爐第二段冷卻壁區(qū)域下方的鐵路線為殘鐵入罐區(qū)。按熱電偶測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行侵蝕推算后認(rèn)為，爐缸二段冷卻壁下部所在的象腳區(qū)是側(cè)壁侵蝕較嚴(yán)重的區(qū)域，而爐底則可能侵蝕到了第一、二層陶瓷墊。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察以及查閱圖紙，并考慮殘鐵口與鐵水罐口之間的標(biāo)高落差、距離，權(quán)衡坡度以后，選取爐缸二段、位于正南 90 °方向稍微偏向東為殘鐵口?；跉堣F溝槽布置合理性、起始標(biāo)高、坡度原因，選取冷卻壁垂直中線標(biāo)高 7m 位置為殘鐵口開(kāi)孔點(diǎn)，以此為起點(diǎn)布設(shè)殘鐵溝槽。殘鐵平臺(tái)示意圖如圖 2 所示。

此 次 殘 鐵 溝全 長(zhǎng) 約 8000mm 左 右 ， 高度800mm，底寬為 1000mm，鋼板厚度 10mm，如上圖所示。溝底平砌一層耐火磚，側(cè)面要立砌一層耐火磚，使用鐵溝料整體搗制，如下圖所示。前段料層厚為 400m(包括耐火磚厚度)，末端料層厚度為 200mm(包括耐火磚厚度)，殘鐵溝坡度在鋼結(jié)構(gòu)坡度的基礎(chǔ)上用料層厚度變化進(jìn)一步加大，實(shí)際溝料坡度約 8°，整溝完成后要用煤氣火烘干。

放殘鐵操作平臺(tái)分布在殘鐵槽兩側(cè)，每側(cè)寬度 1-2m，視現(xiàn)場(chǎng)情況布置，所有平臺(tái)邊緣及走梯加設(shè)護(hù)欄。平臺(tái)表面鋪耐火磚進(jìn)行防護(hù)。為工作方便和安全考慮，每側(cè)平臺(tái)均設(shè)上下走梯，走梯坡度不大于 45°。

2.2.3 殘鐵孔操作

在停爐出完最后一爐鐵休風(fēng)后，及時(shí)配好殘鐵包，開(kāi)始準(zhǔn)備制作殘鐵口。

（1）空料線結(jié)束休風(fēng)后，提前將殘鐵口及其相鄰 1~2 段冷卻壁位置的冷卻壁水關(guān)閉，水管斷開(kāi)，使用壓縮空氣吹凈存水。割斷的冷卻壁水管上下采用軟管連接，保護(hù)冷卻壁。放殘鐵處冷卻壁水管提前更改為軟管卡扣連接，方便于停爐后及時(shí)打開(kāi)殘鐵口節(jié)約時(shí)間。

（2）休風(fēng)后燒割殘鐵口位置爐皮，尺寸控制在寬 400×600mm 大小。（提前采購(gòu)該處冷卻壁及爐殼，冷卻壁為合門冷卻壁，爐殼材質(zhì)與原爐殼一致）

（3）去掉殘鐵口爐皮后，清理里面的碳搗料層和雜物，嚴(yán)禁向該部位打水冷卻。將四周冷卻壁、爐殼縫隙用有水炮泥和料搗實(shí)、烘烤，確保鐵水不得向下滲漏。摳除搗打料后，測(cè)炭磚表面溫度，200℃內(nèi)為安全溫度，否則表明所剩炭磚較薄，施工人員需避免正對(duì)殘鐵口。然后燒（高壓氧）冷卻壁，面積 400*600mm。切割下?tīng)t皮和冷卻壁后，及時(shí)運(yùn)走。

（4）搗制殘鐵口泥套。殘鐵口下面溝內(nèi)制作砌筑耐火磚套（厚度 75mm），殘鐵口做好泥套（泥套自爐皮起深度不小于 200mm，直徑不小于250mm），防止鐵水向下漏鐵，損壞爐皮、發(fā)生爆炸。

2.2.4 回風(fēng)排放殘鐵

殘鐵孔打開(kāi)后，開(kāi)始放殘鐵。當(dāng)殘鐵口處流出鐵水后，根據(jù)鐵水流量讓其自由流到殘鐵包。在放殘鐵末期、殘鐵量減小時(shí)，通過(guò)風(fēng)機(jī)、混風(fēng)閥送冷風(fēng)到高爐，高爐關(guān)一個(gè)放散閥，在高爐內(nèi)部形成一定的壓力，高爐回風(fēng)帶壓出殘鐵，控制風(fēng)壓 60kPa，風(fēng)量控制要小，保證殘鐵孔渣鐵流不噴濺，不拋射，直到放凈殘鐵。

放殘鐵后期，如遇鐵溫低，流速差，發(fā)生鐵水堆積時(shí)，利用遠(yuǎn)程遙控小型自制泥炮機(jī)，將殘鐵眼堵死，防止鐵水溢溝。如遇殘鐵溢溝將殘鐵眼堵死后，造成殘鐵放不干凈，只要?dú)堣F厚度不大于 500mm,不會(huì)影響后期爐內(nèi)清理進(jìn)度。

3 爐缸殘鐵清理作業(yè)

3.1 清理作業(yè)流程

停爐前所有施工人員、設(shè)備到廠、焊接安裝扒渣溜槽→涼爐期間安裝調(diào)試設(shè)備、開(kāi)設(shè)扒渣口等→爐內(nèi)組裝吊盤吊進(jìn)行爐身掛渣排險(xiǎn)清理→拆卸吊盤→把兩臺(tái)挖掘機(jī)吊入爐內(nèi)清理爐缸殘焦散料→散料清理同時(shí)清理側(cè)壁碳磚→完成后利用重錘和燒氧處理殘鐵→清理底部澆注料→清理至驗(yàn)收合格后吊出挖機(jī)及爐內(nèi)工器具。

3.2 涼爐作業(yè)

殘鐵排放干凈后，通過(guò)爐頂打水及風(fēng)口打水涼爐，待爐缸內(nèi)部區(qū)域溫度檢測(cè)合格，涼爐結(jié)束。初始涼爐階段，打水量控制不易過(guò)大，避免爐缸內(nèi)部殘留渣鐵與水大量聚集反應(yīng)產(chǎn)生爆震等現(xiàn)象。

3.3 高爐內(nèi)部殘鐵清理作業(yè)

通過(guò)爐頂大方人孔，用大方孔上方電動(dòng)葫蘆及預(yù)先安裝好的卷?yè)P(yáng)機(jī)接力的方法把 2 臺(tái) 30 型挖掘機(jī)吊入爐內(nèi)。吊裝過(guò)程中應(yīng)注意防止滑落，利用鏟斗后面的掛鉤吊裝，起升到一定高度時(shí)要注意下盤穩(wěn)定防止翻車，除起升操作人員外，其他人員撤離到警戒線以外，此時(shí)要保證爐內(nèi)無(wú)人。

風(fēng)口區(qū)域要有人監(jiān)護(hù)，防止有人進(jìn)入爐內(nèi)。挖掘機(jī)進(jìn)入爐缸后首先對(duì)風(fēng)口區(qū)進(jìn)行清理，盡快打通所有風(fēng)口，以保證所有風(fēng)口暢通。

爐料清理以微型挖機(jī)作業(yè)為主、人工風(fēng)鎬清理為輔。爐缸死料柱及風(fēng)口帶料面扒除時(shí)，從風(fēng)口出料；料面整理完就開(kāi)始清理風(fēng)口帶組合磚、爐缸側(cè)壁碳磚及爐底陶瓷墊，主要以微型挖機(jī)作業(yè)為主、人工風(fēng)鎬清理為輔清理爐缸側(cè)壁碳磚及爐底陶瓷墊，風(fēng)口帶各風(fēng)口間的粘結(jié)物應(yīng)盡量用風(fēng)鎬等工具進(jìn)行清理。清理下來(lái)的廢料要及時(shí)破碎并運(yùn)出爐外。

爐缸區(qū)域殘鐵清理時(shí)盡量不破壞爐底炭磚，盡量利用大噸位千斤頂將大塊殘鐵頂起懸空，用鐵板墊穩(wěn)。將小塊殘鐵用鋼絲繩捆綁牢固，利用爐頂卷?yè)P(yáng)機(jī)吊起后，操作爐外扒渣口卷?yè)P(yáng)機(jī)將殘鐵塊拖拽出爐外。

4 結(jié)束語(yǔ)

（1）高爐停爐是煉鐵生產(chǎn)中十分重要的環(huán)節(jié)，涉及到安全、環(huán)保、質(zhì)量等諸多問(wèn)題。停爐前期的準(zhǔn)備工作至關(guān)重要，停爐前洗爐，有利于改善爐缸活躍性，改善渣鐵流動(dòng)性，可以有效減少爐缸底部殘留量。

（2）放殘鐵過(guò)程中，采用回風(fēng)帶壓排放殘鐵，有利于吹干凈爐缸底部殘留渣鐵，減輕后續(xù)清理勞動(dòng)強(qiáng)度。

（3）爐缸清理作業(yè)過(guò)程中，安全管控是重點(diǎn)也是難點(diǎn)，需要制定詳細(xì)的安全管控方案，才能保證技術(shù)有效的實(shí)施。

參考文獻(xiàn)

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