天鋼1號高爐長壽技術(shù)管理

林 楊   董文明

摘  要：本文對天鋼1號高爐長壽的影響因素和對應(yīng)技術(shù)措施進行分析和探討。天鋼1號高爐于2004年2月投產(chǎn)，有效容積2000m3。2011年，原料條件不斷變差造成高爐透氣性下降，渣皮脫落頻繁冷卻壁開始出現(xiàn)破損現(xiàn)象。2011年7月進行中修，于2011年9月19日開爐，通過原料控制、爐缸監(jiān)測、操作技術(shù)改進等長壽管理方法，運行近6年以來，各項生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)良好，爐身爐缸溫度趨勢變化平穩(wěn)，璧體渣皮頻繁脫落次數(shù)大幅減少。

關(guān)鍵詞：高爐；  長壽管理；  技術(shù)改進

Long campaign life technology of Tiansteel

No.1 blast furnace

Lin yang  Dong wenming

Abstrctc：In this paper, the influence factors of Tiansteel No.1  blast furnace longe campaign life were analyzed and discussed. Tiansteel No.1  blast furnace put into production in February 2004 and, effective volume of 2000 m³. In 2011, continuous variation of the material condition cause the loss of blast furnace gas permeability, cooling stave breakage phenomenon began to appear. Obtained in July 2011, iSeptember 19 blow-in. For four years, each production technology index is good, the hearth furnace body temperature change trend was stable, the wall body of slag skin frequently fall off drastically reduced.

Key words：blast furnace；Long campaign life；technology

1 天鋼1號高爐概況

天鋼1號高爐于2004年2月投產(chǎn)，有效容積2000m3，配有3座外燃式熱風(fēng)爐，爐身采用全冷卻壁結(jié)構(gòu)，并在爐身下部、爐腰和爐腹配有3段銅冷卻壁，采用軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)；爐缸采用微孔碳磚+陶瓷杯結(jié)構(gòu)。投產(chǎn)初期受外圍條件影響一直處于慢風(fēng)狀態(tài)，于2005年5月外圍條件逐漸好轉(zhuǎn)，分別于同年7月和10月進行噴煤和富氧，高爐生產(chǎn)進入穩(wěn)定順行狀態(tài)，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)[1],如表1所示。

表1  天鋼1號高爐2005年-2011年的部分技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)

2010年以來，鋼鐵市場競爭加劇，企業(yè)成本壓力大，高爐原燃料條件日益劣化。2011年，天鋼高爐入爐品位從上半年的57.3%降低到下半年56.2%，原料條件不斷變差造成高爐透氣性下降，煤氣流分布不穩(wěn)，壁體波動幅度大，壁體溫度最高達(dá)到了200℃以上，渣皮脫落頻繁，高爐順行狀況受到較大影響，冷卻壁開始出現(xiàn)大面積破損現(xiàn)象[2]，各項經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)不斷變差。受冷卻壁破損影響，1號高爐于2011年7月進行中修，更換6、7、8、三段銅冷卻壁和9段鑄鐵冷卻壁，并安裝爐缸冷卻水溫差監(jiān)視系統(tǒng)等。對開爐以來的各項操作制度進行了天鋼高爐長壽影響因素的系統(tǒng)分析，并制定了全面高爐長壽技術(shù)管理制度。中修之后于2011年9月19日開爐，開爐之后恢復(fù)良好，快速達(dá)產(chǎn)，焦比降至350kg/t，焦丁比28 kg/t，煤比144 kg/t，燃料比522 kg/t，風(fēng)溫1192℃，富氧4000，日產(chǎn)4969.7t。至今高爐運行近6年以來，各項生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)良好，爐身爐缸溫度趨勢變化平穩(wěn)，璧體渣皮頻繁脫落次數(shù)大幅減少。

表2：天鋼1號高爐2010年12月—2011年7月指標(biāo)

2 高爐冷卻壁結(jié)構(gòu)和爐身耐火材料

2.1 高爐冷卻壁結(jié)構(gòu)特點

天鋼1號高爐爐體采用全冷卻壁結(jié)構(gòu)。根據(jù)高爐不同部位的熱負(fù)荷特點，采用了不同的冷卻結(jié)構(gòu):(1)爐底爐缸砌筑了具有良好導(dǎo)熱性和抗?fàn)t渣侵蝕的熱壓小塊碳磚，該部位采用具有高冷卻效率的光面鑄鐵冷卻壁,(2)爐腹、爐腰和爐身中下部熱負(fù)荷高、溫度波動大、渣鐵侵蝕嚴(yán)重，工作條件惡劣，采用了具有強導(dǎo)熱能力的銅冷卻壁，并在銅冷卻壁的前端砌了150mm厚的碳化硅，有利于穩(wěn)定渣皮、保護爐襯,(3)爐身上部采用的是鑄鐵冷卻壁,(4)爐喉采用的是水冷缸磚。爐體采用軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)，冷卻水總量3080m3/h，冷卻水壓力0.6Mpa。爐腰爐腹有三段銅冷卻壁，每段圓周有42塊，每塊4根水管。

2.2  爐襯耐材的特點

根據(jù)高爐不同區(qū)域的工作環(huán)境和特點，選用不同的內(nèi)襯材質(zhì)。具體情況如下：

（1）爐底爐缸采用美國ＵＣＡＲ小塊炭磚加陶瓷杯結(jié)合的結(jié)構(gòu)，采用2000mm厚的大塊微孔炭磚砌筑，微孔炭磚上設(shè)兩層厚度均為400mm的剛玉莫來石陶瓷墊。

（2）爐腹、爐腰及爐身下部采用115mm厚銅冷卻壁，冷卻壁鑲150mm厚高鋁磚。

（3）爐身中部采用260mm厚球墨鑄鐵冷卻壁，冷卻壁鑲230mm厚半石墨碳化硅磚。

（4）爐頂封蓋采用噴涂料。

3天鋼1號高爐長壽技術(shù)分析

3.1 穩(wěn)定順行是高爐長壽的基礎(chǔ)

（1）提高精料技術(shù)水平，嚴(yán)格控制堿金屬和Zn負(fù)荷

精料是高爐的穩(wěn)定順行的基本條件，更是高爐高長壽的基礎(chǔ)保證。天鋼高爐自開爐以來，一直飽受原燃料質(zhì)量波動的困擾。原燃料質(zhì)量的波動必然會導(dǎo)致爐況的波動，特別的邊緣氣流大幅波動會損壞爐襯，影響高爐壽命。焦炭質(zhì)量的高爐穩(wěn)定順行的基礎(chǔ)，天鋼高爐焦炭均為外購濕熄焦。為了減少焦炭質(zhì)量波動，一方面外購焦炭質(zhì)量進行嚴(yán)格要求，并根據(jù)不同廠家的焦炭質(zhì)量進行合理搭配使用。2010年2月，對焦炭和塊礦進行二次篩分，在進入高爐礦槽前進行預(yù)篩分，在入爐前進行二次篩分，在料場先進行一次篩分，再供給高爐礦槽，明顯減少入爐粉末，有利于高爐順行。

堿金屬和Zn負(fù)荷高，會侵蝕磚襯，并循環(huán)富集引起風(fēng)口上上翹，影響煤氣流的初始分布，吹不透中心，導(dǎo)致爐缸邊緣不活，風(fēng)口漏水現(xiàn)象增加。對原燃料入爐前，嚴(yán)格把控，將堿金屬、Zn負(fù)荷使用量控制在2kg以內(nèi)。

（2）優(yōu)化操作制度，控制爐身熱流強度

高爐的順行狀態(tài)好壞直接影響高爐的各項指標(biāo)，，同時也影響高爐的爐襯壽命[3]。天鋼1號高爐的生產(chǎn)實際表明，高爐爐況波動導(dǎo)致煤氣流分布不穩(wěn)，爐身熱負(fù)荷異常變化，高溫區(qū)銅冷卻壁部位渣皮脫落頻繁，爐襯溫度的大幅度波動，會引起熱應(yīng)力對磚襯的破壞，進而加劇冷卻水管的損壞。

1號高爐爐況波動，主要是由于原燃料質(zhì)量裂化，高爐透氣性變差，不易吹透中心，邊緣氣流過于發(fā)展。上部布料制度調(diào)整以“保證中心，適當(dāng)控制邊緣”為主。通過實踐摸索，探索出了一套適合1號高爐的布料制度，典型的布料制度為 。下部送風(fēng)制度，將450mm的風(fēng)口改為470mm，風(fēng)口面積由0.3303m2調(diào)整為0.3283m2，提高鼓風(fēng)動能，保證吹透中心，穩(wěn)定邊緣氣流。通過上下部制度的調(diào)整，鼓風(fēng)動能明顯提高，透氣性提高了。渣皮脫落次數(shù)減少，爐身熱負(fù)荷下降。同時在日常操作上要求4班穩(wěn)定中心氣流，避免氣流的急劇變化，減少渣皮脫落，減少磚襯的熱應(yīng)力破壞。

3.2  爐襯侵蝕情況的監(jiān)控

高爐爐缸爐底燒穿事故已經(jīng)成為影響高爐壽命的最重要的因素，一代爐役的壽命也取決于高爐爐缸爐底爐襯的破損程度。據(jù)不完全統(tǒng)計，2000年以來，國內(nèi)就已發(fā)生爐缸、爐底燒穿事故23起之多。導(dǎo)致爐缸爐底燒穿的因素很多，但是，對于已經(jīng)投產(chǎn)的爐子，加強監(jiān)測才是防止?fàn)t缸爐底燒穿的最重要的手段。

天鋼1號高爐于2011年中修期間，建立了冷卻水在線監(jiān)測系統(tǒng)。在爐缸圓周方向42塊冷卻壁上選取166根水管，在1段進水處和2段出水處安裝測溫電偶。對爐缸爐底爐襯進行在線實時監(jiān)測。爐缸冷卻水溫差通常的變化幅度小于1℃。天鋼1號高爐采用高精度的數(shù)字溫度傳感器，溫度精確到0.01℃，對爐缸進行實時監(jiān)控，并計算溫差和熱流強度，為爐缸爐底工作狀況判斷系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持。如圖1、圖2所示，該系統(tǒng)的不同冷卻水的水溫差實檢測數(shù)據(jù)和歷史趨勢數(shù)據(jù)。

3.3  長壽維護相關(guān)技術(shù)

對高爐設(shè)置了必要的檢測手段和管理制度，可以有效的發(fā)現(xiàn)問題。天鋼1號高爐采用的爐體長壽維護措施主要包括：根據(jù)侵蝕情況，進行必要的釩鈦礦護爐；增加冷卻強度等�；�本思路是通過操作優(yōu)化來適應(yīng)高爐爐缸的變化，進而實現(xiàn)高爐爐體長壽，合理的操作確保合理渣皮形成，控制合理的等溫線。具體措施如下：

（1）加強高爐熱量管理和控制合理爐渣成分，避免高爐熱量和爐渣堿度的大幅波動。

（2）強化爐前出渣出鐵管理，必須確保出凈渣鐵，保證鐵口深度，穩(wěn)定鐵口的打泥量，確保鐵口區(qū)域形成穩(wěn)定泥包，穩(wěn)定出鐵時間和每天的出鐵次數(shù)。

（2）加強高爐入爐粉末的管理，確保高爐篩分，避免粉末入爐，穩(wěn)定入爐料的種類。

（3）加強水系統(tǒng)的監(jiān)測，尤其在爐役后期，避免水系統(tǒng)向爐內(nèi)大量漏水。

（4）定期用對爐皮進行監(jiān)測，并注意溫度趨勢。

（5）在氣流控制上，靈活運用各種調(diào)劑措施，確保高爐的穩(wěn)定順行。通過加強監(jiān)控，在爐基水冷管水溫差小于0.5℃時，2小時測一次溫度，當(dāng)大于0.5℃時，半小時測一次溫度。

（6）加強對側(cè)壁溫度的統(tǒng)計、分析，建立爐缸爐底溫度統(tǒng)計表，爐缸水溫差及爐缸侵蝕模型統(tǒng)計表，及時掌握爐缸侵蝕現(xiàn)狀和趨勢，為護爐提供指導(dǎo)。加強數(shù)據(jù)匯總分析，為護爐提供經(jīng)驗和數(shù)據(jù)。側(cè)壁和爐底溫度異常時及時采取護爐措施。

4 結(jié)語

天鋼1號高爐設(shè)計和建造時采用了有利于高爐長壽的工藝和技術(shù)，原燃料質(zhì)量的劣化是影響天鋼1號高爐長壽的主要因素。在高爐的日常生產(chǎn)中，對爐缸侵蝕狀況和爐體的狀況進行監(jiān)測、診斷分析，并根據(jù)情況進行合理的操作制度調(diào)整和必要的釩鈦礦護爐措施是高爐長壽的重要保證。如表3所示，天鋼1號高爐中修以來，各項技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)良好，爐況運行穩(wěn)定。

表3  天鋼1號高爐2012年以來的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)

參考文獻

[1]  劉偉民，蘇慶杰. 天鋼2000m3高爐爐況失常及處理[J].天津冶金，2007（4）：26-30.

[2]  董文明，趙 軒，楊光濤.天鋼200m3高爐原燃料條件劣化的應(yīng)對[J].天津冶金，2012（4）：18-20.

[3]  梁利生，沈峰滿，魏國，陳永明.寶鋼3號高爐長壽技術(shù)實踐[J].鋼鐵，2009（11）：7-11.