陳生利

（廣東中南鋼鐵股份有限公司，廣東韶關(guān) 512123）

摘要：韶鋼7號高爐（2200m³）2022年3月大修投產(chǎn)后3個鐵口出現(xiàn)較為嚴(yán)重的噴濺現(xiàn)象，造成出鐵時渣鐵流偏小，易導(dǎo)致高爐爐內(nèi)憋渣鐵，影響高爐穩(wěn)定、順行。后續(xù)采取了降低爐內(nèi)壓差、優(yōu)化高爐操業(yè)制度、鐵口壓漿、改善炮泥質(zhì)量、重新制作鐵口泥套等措施進(jìn)行綜合治理，取得了良好的效果，使鐵口噴濺問題得到了有效的控制，高爐鐵產(chǎn)量逐步由6800t/d提升至7200t/d以上水平，效果顯著。

關(guān)鍵詞：高爐；鐵口噴濺；壓漿

0  前言

韶鋼7號高爐有效容積2200m³，于2021年10月18日停爐大修，2022年3月31日點火開爐。高爐設(shè)南北兩個出鐵場，3個鐵口（南側(cè)兩鐵口夾角60°）。液壓炮和開口機(jī)異側(cè)布置。正常出鐵制度為南、北兩個出鐵口交替出鐵，另外一個修補(bǔ)備用（1#鐵口北邊修溝除外）。自該高爐投產(chǎn)后，鐵口出鐵噴濺問題嚴(yán)重，使?fàn)t內(nèi)渣鐵不能及時有效的排放，直接影響高爐正常的生產(chǎn)，造成高爐產(chǎn)量低、消耗、礦耗高、環(huán)保等一系列問題。

1  鐵口噴濺的影響

1.1  影響爐外作業(yè)安全

韶鋼7號高爐高爐鐵口噴濺在鐵口出鐵過程中渣鐵流分散嚴(yán)重，出鐵過程中煙塵大，爐前除塵系統(tǒng)負(fù)荷過重難以及時排除，出鐵場煙塵污染嚴(yán)重，對環(huán)保管控造成很大的影響（見圖1），鐵口堵口后大溝兩邊渣鐵堆積嚴(yán)重，需24h安排專門的勾機(jī)隨時待命清理，大大增加了爐前員工的工作量（見圖2）；同時由于鐵口噴濺，爐前員工在鐵口周邊區(qū)域作業(yè)時安全隱患極大。

另外，韶鋼7號高爐鐵口區(qū)域采用圍蔽式結(jié)構(gòu)，在鐵口長時間噴濺嚴(yán)重時，引起鐵口區(qū)域溫度高及部分鐵花飛濺到開口機(jī)、液壓炮油管上，造成開口機(jī)、液壓炮油管頻繁燒壞，對正常生產(chǎn)造成極大的困擾。使用高強(qiáng)度炮泥后噴濺有緩解但未從根本上解決。表1是使用高強(qiáng)度炮泥后鐵口噴濺情況。           

表1 使用高強(qiáng)度炮泥后鐵口噴濺情況

1.2 對高爐生產(chǎn)的影響

1.2.1 對高爐穩(wěn)定性的影響

鐵口長時間噴濺會影響爐內(nèi)渣鐵不能及時有效的排放，渣鐵難以出凈，高爐受憋，引起高爐壓差高且時有冒尖，需經(jīng)常減風(fēng)過渡，造成高爐加減風(fēng)頻繁，高爐長期慢風(fēng)作業(yè)（正常風(fēng)量4900m³/min，實際4750m³/min），導(dǎo)致高爐風(fēng)速低，鼓風(fēng)動能小，風(fēng)口回旋區(qū)窄，中心氣流不足，易造成高爐中心堆積，對高爐穩(wěn)定、順行造成重大影響。

1.2.2 對高爐產(chǎn)量及指標(biāo)的影響

鐵口長時間噴濺出渣鐵差，高爐經(jīng)常減風(fēng)，造成高爐冶煉強(qiáng)度降低，影響產(chǎn)量減少。因高爐長時間壓差高，高爐在操作上被迫采取降低礦焦比、小批重、發(fā)展中心氣流等措施改善高爐透氣性，造成高爐消耗高，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)差，鐵口噴濺造成鐵損大，金屬收得率低，礦耗高。圖1是韶鋼7號高爐2022年4-5月礦耗趨勢，圖2是韶鋼7號高爐2022年4-5月金屬收得率趨勢。

圖1 韶鋼7號高爐2022年礦耗趨勢

圖2 韶鋼7號高爐2022年4-5月金屬收得率趨勢

2  鐵口噴濺的原因分析

高爐鐵口嚴(yán)重噴濺一般出現(xiàn)在大中修高爐開爐后，主要原因是耐材烘烤后產(chǎn)生的水蒸氣、爐內(nèi)產(chǎn)生的煤氣通過耐材縫隙竄入鐵口孔道，使渣鐵在煤氣或蒸汽的巨大壓力下噴濺而出[2]。比較直接的原因有：

①7號高爐鐵口部位爐墻是采用碳磚和棕剛玉預(yù)制件整體砌筑而成（見圖3）,鐵口孔道橫向交叉方向上的磚縫以及鐵口孔道泥芯外環(huán)和碳磚之間搗打料致密程度差,是鐵口孔道產(chǎn)生竄風(fēng)的主要因素；

②冷卻壁間的縫隙竄氣；

③風(fēng)口各套與風(fēng)口組合磚之間縫隙竄氣；

④爐缸耐材砌筑時灰漿不夠飽滿或者磚縫超標(biāo)砌體間竄氣。

圖3 7號高爐鐵口部位碳磚及棕剛玉

2.1 冷卻壁之間縫隙

高爐冷卻壁間縫隙采用碳化硅搗打料填充，間縫隙狹小，內(nèi)寬外窄。外側(cè)縫隙一般在 20～30mm，內(nèi)側(cè)縫隙最大可至50mm，搗料施工非常困難。施工過程中采用手工搗打，密實度難以保證，開爐后碳化硅搗打料干燥收縮，出現(xiàn)較大縫隙，形成煤氣通道^[2]。

2.2 風(fēng)口各套與風(fēng)口組合磚之間縫隙

由于風(fēng)口套為銅件，熱膨脹系數(shù)大。高爐投入生產(chǎn)后，受溫度影響，風(fēng)口套及組合磚均會膨脹，為了保護(hù)設(shè)備，消除熱應(yīng)力，風(fēng)口套與組合磚之間需要填充緩沖泥漿，施工過程的細(xì)節(jié)控制不好，就會成為高爐煤氣泄漏的通道。

2.3 耐火砌體間縫隙

耐火磚之間需要用結(jié)合劑填充密封。如果灰漿不夠飽滿，磚縫就會超標(biāo)，加之鐵口通道所選用的耐材比較復(fù)雜，碳磚和剛玉磚組合在一起，由于材料性質(zhì)的差異，也給鐵口通道的密封帶來很大困難。

2.4 爐殼與冷卻壁間縫隙

在高爐砌筑時，爐殼與冷卻壁之間的縫隙，原工藝是采用鐵屑填充。由于這種施工方法費時費力，所以現(xiàn)工藝采用自流式耐火泥漿填充，烘爐期間采取壓力灌漿，以增加密實度。灌漿料的性能選擇不當(dāng)或者施工方法不妥，均會造成冷卻壁與爐殼間存在較多的縫隙，加上爐殼鋼結(jié)構(gòu)密封不嚴(yán)，常常會造成大量煤氣泄漏。圖4是鐵口出渣鐵情況受力分析圖，圖4是鐵口孔道竄煤氣示意圖。

圖4 鐵口出渣鐵情況受力分析圖

3  鐵口噴濺治理措施

3.1 降低高爐爐內(nèi)壓差

韶鋼7號高爐開爐后風(fēng)口面積為0.3321m²，2022年4月28日休風(fēng)風(fēng)口面積縮小到0.3265m²，確保高爐風(fēng)速及鼓風(fēng)動能，爐內(nèi)采取高壓差（210KPa）、高頂壓(245KPa)操作，因熱風(fēng)壓力、壓差高在一定程度上加劇了鐵口噴濺。

為解決鐵口噴濺對高爐生產(chǎn)造成的被動情況，煉鐵技術(shù)人員技術(shù)攻關(guān)，采取上、下部調(diào)劑的方式改善爐內(nèi)氣流分布：

①擴(kuò)大風(fēng)口面積。至2022年10月，利用高爐休風(fēng)機(jī)會，分三次將高爐風(fēng)口面積逐步調(diào)整至0.3471m2，提高高爐入爐風(fēng)量，活躍爐缸；

②使用長風(fēng)口。利用高爐休風(fēng)機(jī)會，分三次將小套長度為541mm的短風(fēng)口全部調(diào)整為581mm的長風(fēng)口，促進(jìn)中心氣流暢通；

③由圓形溜槽改為方形溜槽，實現(xiàn)精準(zhǔn)布料；

④優(yōu)化布料制度。布料矩陣由“平臺+漏斗”改為“中心加焦”模式，改善爐況一方面穩(wěn)定爐況，提高爐況的抗波動能力，另一方面減少高爐熱風(fēng)壓力的波動，有利于減少鐵口噴濺，促進(jìn)及時出干凈渣鐵。

3.2 優(yōu)化高爐操業(yè)制度

為進(jìn)一步緩解鐵口噴濺，爐內(nèi)為爐外創(chuàng)造良好的出鐵條件，在確保高爐穩(wěn)定順行的前提下，韶鋼7號高爐制定合理、科學(xué)的攻、守、退的操作制度，提高對高爐的管控水平：

①每班制定詳細(xì)的操業(yè)方針，值班工長嚴(yán)格執(zhí)行好操業(yè)方針的同時，持續(xù)提高其精細(xì)化操業(yè)水平，精心操作，維護(hù)爐況的穩(wěn)定；

②根據(jù)走料及爐況順行情況，風(fēng)量盡可能維持在4900m3/min以上的水平，優(yōu)先提升鼓風(fēng)動能，保持爐芯、爐缸活躍；

③值班工長每班對理論堿度進(jìn)行檢查、校核，同時加強(qiáng)爐溫管控的精準(zhǔn)性：PT：目標(biāo)1495℃～1535℃；[Si]：0.30～0.60%；R:1.20-1.27；[S]：0.020～0.035%。

3.3 鐵口壓漿

3.3.1 鐵口、風(fēng)口區(qū)域壓漿

韶鋼7號高爐利用休風(fēng)機(jī)會對風(fēng)口、鐵口區(qū)域進(jìn)行壓漿，消除風(fēng)口各套與風(fēng)口組合磚之間縫隙竄氣、冷卻壁間的縫隙竄氣原因引起的鐵口噴濺因素。具體如下：

①風(fēng)口中套壓漿；

②第4層冷卻壁原有10個壓漿孔清通，進(jìn)行壓漿；

③每個鐵口兩側(cè)各開2個孔壓漿；

④爐底1層冷卻壁下部開孔5個，將冷卻壁縫隙水排出。

3.3.2鐵口孔道在線壓漿

在正常生產(chǎn)時，通過鐵口孔道壓漿方式，將軟質(zhì)壓漿料壓入鐵口孔道，堵塞煤氣通過爐缸耐材竄入鐵口孔道的縫隙，從而降低鐵口噴濺現(xiàn)象。步驟如下：

①正常生產(chǎn)期間拔炮后重新裝炮后掏空泥炮前段600mm左右空間，裝入自流修補(bǔ)料(15-20Kg)；

②炮口最前段預(yù)留80mm用炮泥堵上，用小鉆頭Φ50mm鉆鐵口至紅點然后堵口打入炮泥，30min左右拔炮；

③在線壓漿可根據(jù)實際鐵口噴濺情況靈活操作。圖11是液壓炮裝軟質(zhì)壓漿料示意圖。

3.4 改善炮泥質(zhì)量

高爐堵口炮泥作為高爐堵鐵口的材料，其質(zhì)量好壞直接影響鐵口的壽命及出鐵狀態(tài)，好的炮泥既能防止鐵口跑大流、泥潮、鐵口噴濺等不利影響，又能保證炮泥硬度適中，鐵口好開好維護(hù)。對鐵口炮泥的質(zhì)量要求：要有足夠的耐火度，合適的氣孔率，以及抗鐵水沖刷、侵蝕能力強(qiáng)，同時要有好的透氣性，易于烘干不裂，燒結(jié)性能好，強(qiáng)度高，開口性能好，污染小，有好的可塑性^[1]。

韶鋼7號高爐鐵口噴濺對高爐正常生產(chǎn)影響大后，經(jīng)煉鐵技術(shù)人員評估決定將常規(guī)炮泥改為高強(qiáng)度、高馬夏值炮泥。通過試用瑞爾高強(qiáng)度炮泥后效果明顯，噴濺現(xiàn)象改善，在這種情況下，在治理鐵口噴濺前期使用瑞爾高強(qiáng)度炮泥，逐步采取相關(guān)治理措施后過渡到瑞爾高強(qiáng)度炮泥加瑞爾常規(guī)炮泥，治理后期使用瑞爾常規(guī)炮泥，通過對炮泥質(zhì)量的改善及不同時期炮泥的搭配使用，對治理鐵口噴濺起到了積極的促進(jìn)作用。

3.5 重新制作泥套

2022年5月，韶鋼7號高爐利用長時間休風(fēng)機(jī)會，將3個鐵口均重新做泥套，消除因泥套原因引起的鐵口噴濺因素。主要步驟如下：

①拆除鐵口框架保護(hù)板，清理鐵口到碳磚之間所有耐材；

②鐵口用Φ50mm鉆頭鉆至1700mm位置并吹掃干凈；

③在鐵口框架上焊接厚度δ30mm鋼盲板并在盲板上開設(shè)兩個Φ30mm,壓漿孔利用壓漿孔壓入流動性好滲透性強(qiáng)的碳質(zhì)壓入料；

④初凝后清理至碳磚的壓入料，原樣恢復(fù)鐵口保護(hù)板，澆注泥套。圖6是制作泥套示意圖。

圖5 制作泥套示意圖

4  治理效果

韶鋼7號高爐大修后于2022年3月31日點火開爐，開爐后鐵口持續(xù)噴濺，通過以上幾個措施的實施，2022年9月下旬鐵口噴濺情況得到有效控制，鐵口噴濺現(xiàn)象得到控制后高爐產(chǎn)能得到釋放，2022年12月高爐產(chǎn)量升高（產(chǎn)量由6800t/t提升至7200t/d），消耗下降（燃料比由515kg/t下降至510kg/t）。圖7是治理后產(chǎn)量、礦耗趨勢圖。

圖6 產(chǎn)量、礦耗趨勢圖

5  小結(jié)

（1）高爐煉鐵生產(chǎn)是一項非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，屬于“黑匣子”操作，而鐵口噴濺是高爐大中修后現(xiàn)場常見的問題。

（2）2022年3月31日韶鋼7號高爐開爐后，3個鐵口長時間噴濺，韶鋼煉鐵技術(shù)人員使用新技術(shù)、新工藝，通過上述多種措施快速的治理鐵口噴濺，2022年10月上旬鐵口噴濺情況得到有效控制，爐況轉(zhuǎn)入穩(wěn)定順行，鐵口噴濺現(xiàn)象得到控制后高爐產(chǎn)能得到釋放，高爐產(chǎn)量升高，消耗下降。

參考文獻(xiàn)

[1] 周傳典.高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2002.8 302-305

[2] 劉書平，衛(wèi)鋼. 煉鐵[M]煉鐵編輯部，2013.4  50-52