唐鋼新3號高爐爐型維護實踐

王艷春李魁猛王偉趙文成

（1.唐山科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北唐山063001；2.唐山鋼鐵集團有限責(zé)任公司，河北唐山063016）

唐鋼新3號高爐爐型維護實踐

王艷春1李魁猛2王偉1趙文成1

（1.唐山科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北唐山063001；2.唐山鋼鐵集團有限責(zé)任公司，河北唐山063016）

通過對唐鋼新3號高爐基本制度調(diào)整，并采取多種措施，逐步形成了規(guī)整的操作爐型，爐況日趨穩(wěn)定順行，各項經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)穩(wěn)步提高，在爐型維護、強化冶煉、優(yōu)化指標(biāo)、煉鐵理念的更新等方面取得了很大進步。

爐型基本制度順行冷卻

唐山鋼鐵集團有限責(zé)任公司（全文簡稱唐鋼）新3號高爐2007年9月26日擴容大修，在原有框架、爐體高度不變的情況下，有效容積由2560m3擴至3200m3。爐底、爐缸采用了大塊炭磚+陶瓷杯的復(fù)合結(jié)構(gòu)形式，爐缸外側(cè)1～5段采用光面鑄鐵冷卻壁；爐缸以上采用薄壁爐襯結(jié)構(gòu)形式，其中爐腹、爐腰和爐身下部所對應(yīng)的6～9段冷卻壁采用冷鑲SiC結(jié)合SiN磚銅冷卻壁；爐身上部的10～17段冷卻壁采用冷鑲SiC結(jié)合SiN磚鑄鐵冷卻壁，鑲磚外側(cè)均噴50mm厚噴涂料；爐喉采用水冷一段鋼磚；爐底水冷管和1～14段冷卻壁采用軟水冷卻，15～17段冷卻壁和爐喉鋼磚采用低壓工業(yè)水冷卻。此外，唐鋼新3高爐還采用了霍戈文式高風(fēng)溫長壽熱風(fēng)爐、嘉恒法水渣處理系統(tǒng)、并罐無鐘爐頂?shù)认冗M工藝技術(shù)。

1 高爐設(shè)計爐型

設(shè)計爐型是否合理將直接影響開爐生產(chǎn)后煤氣的分布，從而影響正常生產(chǎn)時爐型的維護。設(shè)計爐型要對高爐具體內(nèi)型尺寸、冷卻結(jié)構(gòu)、耐火材料及砌筑等作出合理的選型和設(shè)計。唐鋼新3號爐高、徑比（H/D）由大修前的2.45變?yōu)?.15，死鐵層深度由2.5m增加至3.0m，新爐的設(shè)計爐型更趨于矮胖型，同時死鐵層加厚，更有利于強化冶煉和爐缸長壽(新爐尺寸見表1)。

表1 新爐爐型尺寸

2 正常操作爐型的形成和維護

操作爐型是指開爐后，高爐在設(shè)計爐型的基礎(chǔ)上，在一定的操作制度下，經(jīng)過一段時間的運行后，在生產(chǎn)中所形成的高爐實際內(nèi)型。它既受冷卻制度和下部送風(fēng)制度的影響，又受上部裝料制度的影響。另外，原燃料性質(zhì)、長期低料線作業(yè)和頻繁休風(fēng)都對操作爐型有很大影響［1］。唐鋼新3號爐開爐初期，由于處于磨合階段的各種設(shè)備所造成的減風(fēng)、慢風(fēng)、休風(fēng)較多，冶煉強度較低，在采用冷卻強度較大的薄壁爐襯，尤其是銅冷卻壁的情況下，最終導(dǎo)致爐缸和爐型出現(xiàn)了問題，爐況出現(xiàn)了一些波動。針對這些情況，在加強設(shè)備維護的同時，爐內(nèi)從基本操作制度調(diào)整入手，采用多種措施，對爐況和爐型進行了調(diào)整。

2.1 做好精料工作

加強原燃料的篩分，嚴格控制小于5mm粉末的入爐量；改善焦炭質(zhì)量，提高干熄焦配比，適當(dāng)延長自產(chǎn)焦結(jié)焦時間。經(jīng)調(diào)整，焦炭入爐水分值由8%～10%降到5%以下，大大降低了入爐粉末量；M10由以前的7.8%降到7.0%，M40由以前的80%提高到82%。焦炭反應(yīng)性和反應(yīng)后強度也都有了不同程度的改善；控制生礦配比不大于18%，確保合適的熟料比；燒結(jié)礦成品噴灑CaCl2溶液，降低低溫還原粉化率；球團礦控制平均耐壓強度在2000N/球以上，生球率在10%以下。同時，入爐原燃料質(zhì)量大幅提高，為爐況順行和爐型維護打下了良好基礎(chǔ)。

2.2 選擇合理的下部送風(fēng)制度和上部裝料制度

高爐下部調(diào)劑以穩(wěn)定爐缸工作狀態(tài)為主，調(diào)劑主要是選擇合適的送風(fēng)參數(shù)［2］。由于唐鋼新3號爐擴容后，爐缸直徑增大，中心不容易打開，因此，送風(fēng)制度必須堅持高風(fēng)速、高鼓風(fēng)動能、吹透中心的原則。開爐初期時，為了能吹透中心，活躍爐缸，采用了較小的風(fēng)口面積和較長的風(fēng)口長度。隨著爐況的恢復(fù)，風(fēng)量、煤比的逐步增加，風(fēng)速和鼓風(fēng)動能越來越大，于是逐步適當(dāng)將風(fēng)口面積擴大，風(fēng)口長度縮短。隨著冶煉強度的提高，負荷逐步加重，尤其是煤比達到150kg/t鐵以上后，中心氣流漸顯不足，為了吹透中心，活躍爐缸，從2009年4月開始，下部又開始縮小風(fēng)口面積，加長風(fēng)口長度，使風(fēng)速維持在240～245m/s，鼓風(fēng)動能在140～150kW左右，既維持了合理的風(fēng)口回旋區(qū)尺寸，又確保了爐缸工作均勻活躍和初始煤氣流的合理分布。

高爐上部調(diào)劑主要是對裝料制度的調(diào)整，為了配合下部送風(fēng)制度，唐鋼新3號爐上部調(diào)整堅持放開中心，穩(wěn)定、抑制邊緣的布料原則。逐步外抬α布料角度，增大礦的布料寬度，增加邊緣布料圈數(shù)，將爐料更多地布向邊緣。同時，擴大礦比，使布料沿徑向分布更合理、更符合爐料下降規(guī)律。通過控制中心無礦區(qū)大小和中心加焦量來控制中心氣流的寬度和強度。

唐鋼新3號爐通過上下部調(diào)整，爐型日趨規(guī)整，壁體溫度、磚襯溫度均勻穩(wěn)定，渣皮穩(wěn)定，脫落較少；渣鐵物理熱充沛，鐵水成分穩(wěn)定，料尺工作改善，偏滑尺寸減少，爐喉料面圓周均勻，形成了邊緣平臺+中心漏斗的理想料面（見圖1）；氣流穩(wěn)定，十字測溫邊緣控制在70℃水平，中心三點溫度控制在700，350，150℃水平，形成了窄而強的中心氣流（十字測溫見圖2）。

圖1 爐喉料面形狀

圖2 爐頂十字測溫曲線

2.3 選擇合理的冷卻制度

合適、穩(wěn)定的冷卻水水壓、水量及進出水溫度是冷卻系統(tǒng)正常、穩(wěn)定工作的保證。結(jié)合煤氣分布變化，及時優(yōu)化冷卻參數(shù)，可使高爐長期保持合理的爐型［3］。唐鋼新3號爐6～9段采用銅冷卻壁，冷卻強度較大，控制不好容易犯“腰痛病”。經(jīng)過一段時間的摸索，在高爐本體4400t/h的冷卻水量情況下，控制軟水總溫差3.5～4.0℃，銅壁總溫差0.8～1.0℃，壁體溫度60～75℃是比較合適的。此范圍內(nèi)渣皮穩(wěn)定、脫落少，爐型規(guī)整，下料順暢，順行良好。另外，休風(fēng)時，尤其是長時間休風(fēng)且有冷卻壁漏水時，要及時停泵減水，降低冷卻強度，避免爐墻黏結(jié)。復(fù)風(fēng)后，視情況可適當(dāng)控制上限爐溫幾個班次，使壁體溫度和溫差盡快恢復(fù)到休風(fēng)前水平。另外，隨著高爐冶煉的不斷強化，爐缸爐底熱負荷增加，應(yīng)適當(dāng)加強此部位的冷卻，避免侵蝕加重，影響高爐長壽。

2.4 控制好熱制度和造渣制度

目前，唐鋼高爐大量采用高品位、低SiO2含量、高Al2O3含量的外礦。在新的配礦結(jié)構(gòu)下，爐渣堿度（CaO/SiO2）、MgO含量和Al2O3含量對唐鋼高爐爐渣的黏度、熔化性溫度、脫硫能力有很大的影響。研究表明，唐鋼高爐合理的造渣制度為：保持爐渣溫度穩(wěn)定，堿度控制在1.10左右，MgO的質(zhì)量分數(shù)控制在11%左右，通過合理配煤，適當(dāng)使用部分冀東礦的方法盡量降低爐渣的Al2O3含量［4］。此外，嚴格要控制爐溫穩(wěn)定率，規(guī)定上下班鐵中w(Si)相差不大于0.1%，第一天和第二天鐵中w(Si)不大于0.05%。上下班料批數(shù)相差不大于1批，第一天和第二天料批數(shù)不大于0.5批。配合熱制度調(diào)整好造渣制度，在保證生鐵質(zhì)量的同時維持良好的渣鐵流動性，爐況正常時根據(jù)鐵中硫含量及時調(diào)整爐渣堿度。

2.5 維持爐況穩(wěn)定順行

維持穩(wěn)定順行的爐況，避免懸料、崩料、管道行程、低料線等失?，F(xiàn)象的發(fā)生。這些失常爐況一般都會造成爐內(nèi)氣流和溫度場分布失常，極易造成爐墻黏結(jié)和渣皮頻繁脫落，破壞正常操作爐型。選擇適合內(nèi)外條件的基本操作制度，精細日常操作調(diào)劑，加強設(shè)備維護是保持爐況穩(wěn)定順行的關(guān)鍵。

2.6 建立爐型監(jiān)控系統(tǒng)

鄭學(xué)順、張文強、劉立英［5］等人對唐鋼2號高爐操作爐型、自動控制系統(tǒng)的建立與應(yīng)用進行了總結(jié)。結(jié)果表明，利用爐襯、冷卻壁等的溫度對操作爐型進行監(jiān)測，通過對監(jiān)測的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，得到了較為合理的溫度控制范圍，進而建立起操作爐型自動控制系統(tǒng)。所以，根據(jù)2號高爐爐型的監(jiān)控制度，對新3號高爐建立以熱流強度監(jiān)控為主的整個高爐本體爐型監(jiān)控系統(tǒng)是十分必要的。熱流強度將水溫差和水量統(tǒng)一在一起，將它作為主要監(jiān)控參數(shù)更科學(xué)。通過對冷卻壁熱流強度、壁體溫度、磚襯溫度、進出水溫差、爐頂十字測溫、料尺工作狀況、爐身靜壓、渣皮脫落等全方面的監(jiān)測，可以實現(xiàn)對操作爐型的動態(tài)管理，從而提前預(yù)測爐型變化趨勢，盡早采取調(diào)整措施，維持長期穩(wěn)定規(guī)整的爐型。

3 結(jié)論

（1）在設(shè)計爐型的框架下，操作制度決定了操作爐型。合理操作爐型的形成和維護，關(guān)鍵是要選擇合理的操作制度，尤其是下部送風(fēng)制度和上部裝料制度。

（2）大高爐采用冷卻強度較大的銅冷卻壁和薄壁爐襯，氣流的控制一定要堅持抑制、穩(wěn)定住邊緣，放開中心的調(diào)整思路，這既是爐型維護的需要也是維持高爐順行、強化冶煉、優(yōu)化生產(chǎn)經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)的需要。吹透中心可以采用相適應(yīng)的上部裝料制度和下部送風(fēng)制度等多種調(diào)劑手段。

（3）利用爐襯、冷卻壁等的溫度對操作爐型進行監(jiān)測，通過對監(jiān)測的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，得到合理的溫度控制范圍，進而建立起操作爐型自動控制系統(tǒng)。

［1］李福生,童振聲,張秀仁,趙玉瑋.唐鋼2號高爐操作爐型的維護［J］.煉鐵，2004，23（5）:21-22.

［2］覃管民,余寶權(quán),張亮斌,陳進軍.武鋼6號高爐爐型管理實踐［J］.煉鐵，2006，25（3）:14-16.

［3］張賀順,馬洪斌.首鋼2號高爐操作爐型管理［J］.首鋼科技，2009（5）:34-35.

［4］李福民,呂慶,胡賓生,等.高爐渣的冶金性能及造渣制度［J］.鋼鐵，2006.41（4）:19-22.

［5］鄭學(xué)順，文強，劉立英.唐鋼2號高爐操作爐型自動控制系統(tǒng)［J］.煉鐵，2009，28（3）:32-34.

（編輯：苗運平）

Maintenance Practice of No.3 Blast Furnace Form at Tanggang

WANG Yanchun1LIKuimeng2WANGWei1ZHAO Wencheng1
（1.Tangshan Vocational College of Science and Technology,Tangshan 063001，China；2.Tangshan Iron and Steel Co.,Ltd.,Tangshan 063016，China)

By adjusting of the fundamental system and adopting in new the third BF at Tanggangmany measures,the standard operating blast furnace form has been performed gradually,the blast furnace has been running smoothly,all technical and economical performance has been improved steadily,a great progress has been made on themaintenance of the blast furnace form,the enhancing smelting, the optimizing targetand the conception of iron-making.

blast furnace form，fundamental system，smoothly operation，cooling

book=41,ebook=74

TF538

A

2010-02-23

王艷春（1972-），女，現(xiàn)為唐山科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院冶金工程系教師，高級講師。Tel：0315-2960701，E-mail：wang.yanchun@yahoo.com.cn

1672-1152（2010）02-0046-03