西昌新鋼業(yè)2#高爐長(zhǎng)期爐況失常的原因分析及處理措施

譚顯科 段如禮

(攀鋼集團(tuán)西昌新鋼業(yè)煉鐵廠，四川 西昌 615012)

1 前言

新鋼業(yè)煉鐵廠擁有兩座高爐。兩座高爐有效容積均為420m3，其配置基本相同。兩座高爐均采用串罐式無(wú)料鐘爐頂、實(shí)行槽下篩分，爐渣處理采用水沖渣新工藝。每座高爐配有3座頂燃式球式熱風(fēng)爐和干法布袋除塵(七個(gè)布袋箱體);高爐有14個(gè)風(fēng)口、一個(gè)鐵口、兩個(gè)噴吹口和一個(gè)渣口。爐喉采用兩段式爐喉鋼磚，下半段為水冷鋼磚(后因漏水，斷水操作)，爐喉直徑為4.2米，高為1.8米，爐身下部到爐腰采用水冷模塊，爐喉鋼磚下沿(標(biāo)高24.2米)到水冷模塊上沿(標(biāo)高21.45米)采用普通粘土磚砌筑。爐腹?fàn)t缸爐底采用GL－65高鋁磚砌筑(風(fēng)渣鐵口區(qū)域采用復(fù)合棕剛玉組合磚)，高爐開爐后長(zhǎng)期冶煉釩鈦磁鐵礦，渣中二氧化鈦長(zhǎng)期維持在20%左右。

2 事故經(jīng)過(guò)

2011年12月因西昌電力公司大網(wǎng)故障限電，鑒于2#高爐從2003年10月投產(chǎn)已有一代爐齡，爐腹及爐缸耐火磚侵蝕嚴(yán)重，特別是鐵口組合磚基本侵蝕完的實(shí)際情況下，公司決定在2011年12月14日對(duì)2號(hào)高爐停爐進(jìn)行大修。大修前的技經(jīng)指標(biāo)如表一。

表一 大修前技經(jīng)指標(biāo)

2012年1月31日14:10點(diǎn)火開爐，2月4日平均風(fēng)量加至1071Nm3/min，2月8日，風(fēng)量1188Nm3/min，熱壓201Kpa。2月9日中班懸料，逐漸采取疏邊料制;通過(guò)上下部調(diào)劑，風(fēng)量最高加至1139Nm3/min，熱壓189Kpa。3月6日，因風(fēng)量，產(chǎn)量上不去，空料線觀察爐型，發(fā)現(xiàn)爐腹，耐材完整，爐腰，爐身中下部噴涂料脫落見大模塊水管。2012年3月8日，進(jìn)行第二次噴涂。此次噴涂共用料59t，其中高溫料40t，上部普通料19t。2012年3月10日重新點(diǎn)火開爐，但爐況仍未見好轉(zhuǎn)，高爐仍然表現(xiàn)為加不上風(fēng)，風(fēng)量更低，熱風(fēng)壓力更低，產(chǎn)量更低，高爐順行狀況更差。經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析討論認(rèn)為是經(jīng)過(guò)大修和二次噴涂后爐身上部嚴(yán)重變小，造成爐型不規(guī)則，爐身上部煤氣流速變快引起爐況失常。2012年4月5日，決定停爐處理爐內(nèi)粘結(jié)物和修理爐型，4月12日高爐重新點(diǎn)火開爐，高爐順行變好。

3 原因分析

3.1 大修后爐型未按圖紙恢復(fù)

鐵廠向公司申報(bào)大修內(nèi)容為:①高爐所有磚襯更換(包括爐底、爐缸、爐腹、爐腰、爐身)，采用碳磚爐底、風(fēng)渣口、鐵口組合磚更換;②爐喉鋼磚全部更換;③所有冷卻壁，水冷模塊更換。但在具體實(shí)施中對(duì)爐底、爐缸、爐腹、爐腰進(jìn)行了砌筑、，對(duì)變型嚴(yán)重的爐喉鋼磚未進(jìn)行處理和更換，爐身上部砌筑部分改為噴涂。

3.1.1 大修開爐后技經(jīng)指標(biāo)

表三 大修開爐后的技經(jīng)指標(biāo)

3.1.2 爐喉鋼磚向內(nèi)嚴(yán)重變形，誘導(dǎo)造成上部噴補(bǔ)過(guò)厚。大修噴涂后，沒(méi)有對(duì)上部爐型內(nèi)部尺寸進(jìn)行測(cè)量

大修對(duì)上部噴涂層沒(méi)有足夠的重視，噴補(bǔ)前，用高壓水槍沖洗爐墻及爐喉鋼磚。由于時(shí)間緊，未對(duì)爐墻進(jìn)行專門清理，不清洗殘留磚襯而直接噴補(bǔ)會(huì)影響噴補(bǔ)造襯的壽命;上部噴補(bǔ)尺寸主要以爐喉鋼磚作為噴補(bǔ)基點(diǎn)進(jìn)行目測(cè)噴補(bǔ)，而爐喉鋼磚向內(nèi)嚴(yán)重變形，誘導(dǎo)造成上部噴補(bǔ)過(guò)厚。大修噴涂后，沒(méi)有對(duì)上部爐型內(nèi)部尺寸進(jìn)行測(cè)量。

3.2 二次噴涂加重了爐型不規(guī)則

因風(fēng)量，產(chǎn)量上不去，爐腰，爐身中下部噴涂料脫落見大模塊水管?？紤]高爐爐型不規(guī)則，決定進(jìn)行第二次噴涂修復(fù)爐型。二次噴涂采用大模塊冷卻水管間開孔加錨固釘固定噴涂層噴涂，二次噴涂共用料59t，其中高溫料40t，上部普通料19t。2012年1月30日空料線后，爐腰爐身中下部噴涂少部分脫落。在耐火磚與噴涂交接處，脫落最明顯，冷卻壁管暴露出來(lái)。

3.2.1 二次噴涂后的技經(jīng)指標(biāo)

表五 二次噴涂后的技經(jīng)指標(biāo)

3.2.2 二次噴涂給予大修后上部噴涂層脫落影響爐況，由于時(shí)間緊，二次噴涂直接在大修后噴涂層上直接噴涂，加重上部爐型不合理

由二次噴涂后實(shí)測(cè)上部爐型，可知，在噴涂后，由于爐喉的變形，由設(shè)計(jì)的4.2m變?yōu)?.0m，導(dǎo)致爐喉鋼磚下噴涂過(guò)厚且不符合爐喉煤氣流控制，實(shí)際延長(zhǎng)爐喉高度2787mm，爐喉高度由1800mm向下延長(zhǎng)高度為4550mm，如圖2。由于爐喉的增長(zhǎng)，導(dǎo)致料面上部邊沿煤氣流過(guò)于集中，上部料面煤氣壓力增大，煤氣控制性變?nèi)?，影響布料和煤氣分?爐喉增長(zhǎng)后，爐料到達(dá)爐身中下部，邊沿料層變薄，增強(qiáng)邊沿煤氣流，上部料制調(diào)節(jié)作用變?nèi)酰?］。爐身上部噴涂層厚度是設(shè)計(jì)厚度的3.5倍，所形成的爐身角偏小，對(duì)下料有明顯影響，而爐身高度的縮短對(duì)煤氣利用也有影響。

圖2 二次噴涂后的爐喉及以下部爐型

二次噴涂后，高爐煤氣流可控性變差，爐頂煤氣邊緣氣流過(guò)分發(fā)展，且分布不均勻，采取降料線，改變上中下調(diào)節(jié)制度等沒(méi)有效果。由于爐況長(zhǎng)期不順，爐況穩(wěn)定性日益變差，突然懸料，頻繁崩料，高爐爐況極差。停爐后發(fā)現(xiàn)由于長(zhǎng)期慢風(fēng)，渣口側(cè)、爐腰、爐腹粘結(jié)較嚴(yán)重，爐身上部結(jié)有一圈鐵質(zhì)瘤。

3.3 修復(fù)后的爐型

3.3.1 原因分析

新鋼業(yè)2號(hào)高爐自2003年10月投產(chǎn)以來(lái)至今已生產(chǎn)近8年，爐喉鋼磚已嚴(yán)重破損變形。由于高溫變形扭曲，鋼磚內(nèi)表面開裂起翹，鋼磚起翹阻礙探尺錘正常工作。高爐鋼磚變形起翹使?fàn)t喉直徑變窄，導(dǎo)致高爐上部低溫帶噴涂過(guò)厚，高爐內(nèi)型尺寸變小，竟而對(duì)煤氣流的分布影響很大，嚴(yán)重危及高爐生產(chǎn)。

3.3.2 此次修復(fù)爐型的內(nèi)容

嚴(yán)格按照高爐設(shè)計(jì)尺寸修復(fù)，采用掉中心垂直線，每段修復(fù)后要實(shí)測(cè)高爐內(nèi)徑。施工重點(diǎn):由于爐喉變窄，高爐21.413m至24.2m處，用耐火磚砌筑，恢復(fù)設(shè)計(jì)尺寸。21.413m及以下人工清理內(nèi)表面，要求內(nèi)表面尺寸符合高爐設(shè)計(jì)內(nèi)徑。修復(fù)后高爐內(nèi)表面均勻、平整，效果很好。

2 #高爐爐型修復(fù)后，實(shí)測(cè)爐型較好，所測(cè)爐內(nèi)尺寸較設(shè)計(jì)爐內(nèi)尺寸半徑大約200mm。較科學(xué)的符合高爐操作爐型。

3.3.3 修復(fù)后技經(jīng)指標(biāo)

表六 爐型修復(fù)后的生產(chǎn)指標(biāo)

爐喉是高爐爐料入爐和煤氣穿透料柱排升到高爐爐頂?shù)膮^(qū)間，對(duì)爐料分布和煤氣在塊狀帶的第三次分布均有影響?，F(xiàn)代高爐爐喉直徑和爐喉高度對(duì)爐料分布控制意義重大，高爐焦批重量和礦批重量以及料線等上部調(diào)劑的主要參數(shù)都與爐喉直徑和爐喉高度相關(guān)。在高爐大噴煤條件下，確定合理的礦焦比以及中心及邊緣的焦炭層厚度，對(duì)于獲得理想的煤氣流發(fā)布、抑制邊緣沒(méi)氣流過(guò)分發(fā)展至關(guān)重要［2］。爐喉直徑過(guò)大造成爐喉徑向爐料發(fā)布控制難度增加，煤氣流的合理分布不易獲得;而爐喉直徑過(guò)小則會(huì)造成煤氣上升阻力增加、爐身角過(guò)小。爐喉高度滿足高爐料線的要求一般以1.5～2.5m為宜，爐喉高度過(guò)高對(duì)高爐冶煉并無(wú)積極意義。

3 經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)

3.1 高爐噴涂要十分慎重，噴涂要防止噴涂料大面積脫落而影響爐況。

3.2 高度重視高爐爐型，特別是上部低溫帶爐型，不可貪多，合理即可。

3.3 大修高爐，要重視高爐內(nèi)型尺寸，考慮好局部和整體尺寸的科學(xué)合理性。

3.4 發(fā)現(xiàn)爐況應(yīng)及時(shí)做出相應(yīng)調(diào)整，找出爐況失常的根源。

3.5 實(shí)現(xiàn)高爐的設(shè)計(jì)爐型，操作爐型和合理爐型的統(tǒng)一，有利高爐生產(chǎn)和長(zhǎng)壽。

［1］Takanobu，INADA，高爐內(nèi)型對(duì)爐內(nèi)狀態(tài)的影響，鞍鋼技術(shù)，2004，3(1):49－55

［2］林成城，項(xiàng)鐘庸，第七屆中國(guó)鋼鐵年會(huì)論文集，北京，冶金工業(yè)出版社，1998，p443－447