鋼鐵廠高爐爐缸結(jié)構(gòu)形式與使用壽命的關(guān)系研究

李明旺

（湖南華菱湘潭鋼鐵有限公司，湖南 湘潭 411101）

面對21世紀(jì)國際國內(nèi)激烈競爭的鋼鐵市場，中國的鋼鐵工業(yè)要想可持續(xù)發(fā)展下去，必須由“鋼鐵大國”走向“鋼鐵強(qiáng)國”。由于生鐵成本占據(jù)整個鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)成本的65%之多，必須堅(jiān)持環(huán)境治理與經(jīng)濟(jì)效益并重的創(chuàng)新實(shí)踐和做法。因此，提高生鐵質(zhì)量、降低生鐵生產(chǎn)成本將是鋼鐵企業(yè)的必經(jīng)之路，達(dá)到上述目標(biāo)的重要措施之一就是延長鋼鐵廠高爐爐缸使用壽命[1]。由于高爐自身大型化和復(fù)雜化的特點(diǎn)，高爐一次大修的耗費(fèi)極為驚人，高爐的長壽問題成為鋼鐵行業(yè)未來發(fā)展方向越來越關(guān)注的焦點(diǎn)。高爐爐缸爐底的結(jié)構(gòu)形式是高爐延長使用壽命主要環(huán)節(jié)之一。為了幫助國內(nèi)煉鐵企業(yè)有效延長高爐使用壽命提高我國高爐煉鐵企業(yè)競爭力，本文進(jìn)行鋼鐵廠高爐爐缸結(jié)構(gòu)形式與使用壽命的關(guān)系研究。

1 鋼鐵廠高爐爐缸結(jié)構(gòu)形式

高爐爐缸是鋼鐵制造流程中最復(fù)雜的一個環(huán)節(jié)，是一個在高溫高壓狀態(tài)下，爐內(nèi)氣、固、液三相并存、充斥著各種物理變化及化學(xué)反應(yīng)的冶金爐。高爐爐缸設(shè)立2個鐵口、20個風(fēng)口，高爐爐缸爐底采用優(yōu)質(zhì)碳磚加上陶瓷杯結(jié)構(gòu)的綜合爐底，爐腰、爐腹和爐身下部設(shè)4段銅冷卻壁。爐底、爐缸和爐體1段～15段冷卻壁采用軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)，配備4座頂燃式熱風(fēng)爐，串罐爐頂，煤氣采用自動取樣。高爐爐缸設(shè)計之初采用了鐵水?dāng)[動溜槽，優(yōu)化了爐前出鐵工藝。在此基礎(chǔ)上，充分結(jié)合布袋除塵采用氣力輸灰技術(shù)以及高爐鼓風(fēng)機(jī)采用dsebghsrtf技術(shù)，致力于實(shí)現(xiàn)鼓風(fēng)脫濕，焦炭使用熱風(fēng)爐廢氣脫濕[2]。隨著科技的不斷進(jìn)步，高爐爐缸結(jié)構(gòu)形式分別投用了定壓換爐技術(shù)、熱風(fēng)爐自動燒爐技術(shù)和自動換爐、高爐L3系統(tǒng)等技術(shù)，在根本上提升了高爐生產(chǎn)自動化水平和智能化水平，延長了高爐使用壽命和高爐技術(shù)及各項(xiàng)指標(biāo)的共同進(jìn)步。通過鋼鐵廠高爐爐缸結(jié)構(gòu)形式的改進(jìn)完善，全面投用爐頂均壓煤氣回收技術(shù)，杜絕了高爐爐缸粉塵外溢現(xiàn)象的發(fā)生和放散噪音的產(chǎn)生。在改善環(huán)境的同時，取得了良好的煉鐵經(jīng)濟(jì)效益。高爐爐缸結(jié)構(gòu)具體示意圖，如圖1所示。

2 鋼鐵廠高爐爐缸使用壽命的關(guān)系研究

通過對高爐爐缸結(jié)構(gòu)形式的研究可知，高爐爐缸結(jié)構(gòu)形式是延長高爐爐缸使用壽命的直接因素[3]。在本文對鋼鐵廠高爐爐缸結(jié)構(gòu)形式與使用壽命的關(guān)系研究中，首先研究高爐爐缸綜合爐底結(jié)構(gòu)對使用壽命影響，再通過高爐爐缸爐底全自焙炭磚結(jié)構(gòu)對使用壽命影響分析，得出高爐爐缸結(jié)構(gòu)的優(yōu)化可以延長高爐爐缸使用壽命。

2.1 高爐爐缸綜合爐底結(jié)構(gòu)對使用壽命影響

綜合爐底結(jié)構(gòu)是針對高爐爐缸結(jié)構(gòu)形式的整體優(yōu)化，具體體現(xiàn)在定壓換爐技術(shù)、熱風(fēng)爐自動燒爐技術(shù)和自動換爐以及高爐L3系統(tǒng)等技術(shù)的綜合運(yùn)用[4]。高爐爐缸綜合爐底結(jié)構(gòu)在我國一些高爐上一經(jīng)采用后，取得的效果明顯普遍認(rèn)為高爐爐缸綜合爐底結(jié)構(gòu)在特殊的環(huán)境和特定的焙燒條件下，能夠提高煉鐵效率，降低由于崩滑料、管道和懸料坐料等異常爐況的出現(xiàn)。在極大程度上減少由于爐溫波動、大涼、大熱的問題，能夠及時處理冷卻設(shè)備產(chǎn)生漏水的情況等。綜合爐底結(jié)構(gòu)能夠結(jié)合高爐爐缸自身設(shè)計特點(diǎn)，在不同爐役階段下，可以在達(dá)到高爐高效產(chǎn)量水平的同時，提高高爐爐缸的使用壽命。

考慮到風(fēng)口使用壽命是決定高爐爐缸使用壽命的重要指標(biāo)之一，高爐爐缸綜合爐底結(jié)構(gòu)最大的優(yōu)勢在于能夠根據(jù)更換風(fēng)口的需要進(jìn)行高爐休風(fēng)。高爐爐缸運(yùn)行過程中可以積累的大量冶煉過程數(shù)據(jù)和爐內(nèi)圖像信息相對應(yīng)和結(jié)合，通過影響高爐的作業(yè)時間，直接影響高爐爐缸使用壽命的長短。綜合爐底結(jié)構(gòu)對風(fēng)口的修復(fù)是確保高爐爐缸長期穩(wěn)定高產(chǎn)的主要原因。另外一點(diǎn)，需要注意的是高爐爐缸綜合爐底結(jié)構(gòu)的鐵口正上方嚴(yán)禁使用修復(fù)風(fēng)口，只能適當(dāng)縮短修復(fù)風(fēng)口的使用周期[5]。經(jīng)過統(tǒng)計，建議修復(fù)風(fēng)口的使用周期為半年。高爐爐缸綜合爐底結(jié)構(gòu)在線修復(fù)風(fēng)口的數(shù)量必須控制在一半之內(nèi)。因此，有理由相信高爐爐缸綜合爐底結(jié)構(gòu)可以延長高爐爐缸的使用壽命。

2.2 高爐爐缸爐底全自焙炭磚結(jié)構(gòu)對使用壽命影響

高爐爐缸爐底全自焙炭磚結(jié)構(gòu)不但具有完整度高、整體性好、接縫能力強(qiáng)以及使用壽命長的特點(diǎn)，而且不粘渣鐵，不易侵蝕。因此，在高爐爐缸爐底結(jié)構(gòu)材料的選擇中很受歡迎[6]。使用高爐爐缸爐底全自焙炭磚結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)操作性以及強(qiáng)實(shí)用性，傳統(tǒng)高爐爐缸爐底結(jié)構(gòu)普遍存在分割化、使用壽命過短、結(jié)構(gòu)形式不合理等問題，已經(jīng)無法滿足當(dāng)今新經(jīng)濟(jì)形態(tài)下對鋼鐵生產(chǎn)的需要。

高爐爐缸爐底全自焙炭磚結(jié)構(gòu)是針對高爐爐缸結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)化，也是高爐爐缸發(fā)展的必然選擇。將爐底全自焙炭磚結(jié)構(gòu)的高爐爐缸與傳統(tǒng)的高爐爐缸在實(shí)際投入煉鐵工作中對比，爐底全自焙炭磚結(jié)構(gòu)的高爐爐缸使用壽命可達(dá)到傳統(tǒng)高爐爐缸的3倍之高。綜上所述，有必要加大高爐爐缸爐底全自焙炭磚結(jié)構(gòu)在高爐爐缸爐底設(shè)計中的使用。伴隨著高爐煉鐵事業(yè)的發(fā)展，高爐爐缸結(jié)構(gòu)可視化技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用取得了長足的進(jìn)步，已經(jīng)為提高高爐爐缸使用壽命的延長創(chuàng)造了先決條件。在延長高爐爐缸使用壽命的同時，提高高爐爐缸煉鐵的經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié)語

目前，鋼鐵行業(yè)正在面臨著環(huán)保壓力不斷增大的新形勢，作為鋼鐵生產(chǎn)重要環(huán)節(jié)的高爐爐缸擔(dān)負(fù)的任務(wù)越來越重。本文通過對鋼鐵廠高爐爐缸結(jié)構(gòu)形式與使用壽命的關(guān)系研究，把高爐爐缸運(yùn)行過程中積累的大量冶煉過程數(shù)據(jù)和爐內(nèi)圖像信息相對應(yīng)和結(jié)合，通過人工智能運(yùn)用大數(shù)據(jù)和云平臺等信息技術(shù)挖掘高爐冶煉過程的內(nèi)在規(guī)律，開創(chuàng)智能煉鐵的新篇章。

因此，對鋼鐵廠高爐爐缸結(jié)構(gòu)形式與使用壽命的關(guān)系研究是具有實(shí)際意義的。若能給其他有關(guān)鋼鐵企業(yè)帶來一些借鑒和啟示，將是非常有意義的。