昆玉鋼鐵450m3高爐火管改造

王廣林，趙金巍，王慶鯤，陳玉成，田德亮，江棟棟

(新疆昆玉鋼鐵有限公司)

前言

近年來,隨著高爐經(jīng)濟(jì)冶煉，煉鐵從原燃料、高爐富氧率以及提高定壓方面有了長足的進(jìn)步，因高爐風(fēng)溫受制高爐送風(fēng)裝置，風(fēng)溫使用水平一般。高爐風(fēng)溫是廉價的能源，提高風(fēng)溫使用可以有效降低燃料消耗，降低鐵水冶煉成本。

昆玉2#、3#高爐(450m3)，設(shè)計風(fēng)溫1200℃，昆玉煉鐵高爐實際平均風(fēng)溫1162℃，相比先進(jìn)企業(yè)使用風(fēng)溫(>1170℃)有較大提升空間。為此，昆玉高爐煉鐵從高爐送風(fēng)裝置火管著手并不斷摸索，通過逐步優(yōu)化火管鋼殼尺寸，增加耐材厚度，提高了風(fēng)溫使用水平。

1 昆玉高爐火管改造歷程

昆玉高爐煉鐵自2013年投產(chǎn)以來高爐直吹管前端改造經(jīng)歷三個階段：第一階段(2013—2014年6月)為高爐工程配套直吹管，直吹管前端為正常尺寸；第二階段(2014年6月—2015年5月)將高爐工程配套火管的前端加粗；第三階段(2015年5月至今)改造火管，直吹管前端為正常尺寸，即恢復(fù)至第一階段尺寸。

1.1 第一階段

2013年高爐投產(chǎn)至2014年6月，昆玉煉鐵2#、3#高爐火管均為工程配套的直吹管，兩座高爐風(fēng)溫使用水平受火管耐材質(zhì)量限制，在使用過程中均發(fā)生火管燒穿事件。在使用巨力直吹管期間，煉鐵，2013年2#、3#高爐平均風(fēng)溫分別為1095℃、1115℃。

(1)巨力火管在使用過程中外表面局部發(fā)紅，直吹管表面測溫達(dá)到350℃，高爐平均熱風(fēng)溫度在1095℃、1115℃，不能滿足高爐需要高風(fēng)溫需求，影響高爐風(fēng)溫使用水平低，導(dǎo)致高爐各項經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)變差；

(2)2013年10月24日、11月9日2#高爐火管燒穿(直吹管槍道與前端部位)，2014年5月31日3#高爐火管燒穿(直吹管前端球面)，高爐被迫休風(fēng)。

1.2 第二階段

針對第一階段直吹管存在的問題，加粗了火管前端尺寸，以提高耐材厚度。改造后的火管前端較改造前變粗。

(1)2014年6月改造后火管上線，因直吹管前端變粗，造成2#、3#高爐在更換小套期間，由于加粗火管與小套進(jìn)出水管相抵觸，導(dǎo)致火管前端球面與小套接觸部位漏風(fēng)，多次調(diào)整，造成高爐休風(fēng)時間延長，更換一件火管須休風(fēng)50～70min，延緩了高爐爐況恢復(fù)進(jìn)程。

(2)第二階段直吹管前端測溫平均為310～370℃，后期使用過程中出現(xiàn)漏風(fēng)嚴(yán)重現(xiàn)象，直吹管前端因漏風(fēng)發(fā)紅，影響高爐風(fēng)溫使用，兩座高爐平均風(fēng)溫為1166℃。

1.3 第三階段

因第二階段火管上線造成漏風(fēng)以及更換時間長，造成高爐休風(fēng)時間長等原因，再次對直吹管進(jìn)行了改造，從直吹管法蘭至前端頭1/3處割開，將直吹管鋼殼內(nèi)徑恢復(fù)至第一階段尺寸，再進(jìn)行焊接工作。處理槍道廢舊耐材時，對直吹管槍道進(jìn)行切割，待廢舊耐材清理后進(jìn)行焊接，焊接過程使用制工裝對槍道進(jìn)行校正，保證火管槍道與火管夾角成10°，最后重新澆注耐材。

(1)2017年1月—2月冬季維修，因受環(huán)境溫度變化大導(dǎo)致此次火管出現(xiàn)部分溫度較高現(xiàn)象。針對此類情況，盡量避免在冬季施工。

(2)根據(jù)下線直吹管前端頭耐材脫落面積，對比2018年下線進(jìn)風(fēng)裝置與2017年下線的進(jìn)風(fēng)裝置耐材外觀情況，發(fā)現(xiàn)下線后彎頭耐材表面凹凸不平、表層松散，直吹管前端頭耐材脫落。

(3)部分火管前端頭靠近槍道位置耐材脫落嚴(yán)重，下線火管耐材表面有大顆粒耐火材料，耐材結(jié)構(gòu)疏松，耐材脫落主要由前端耐材內(nèi)徑由Φ120mm 縮小至Φ116mm時，前端頭增加圈形不銹鋼片，降溫過程中收縮不均勻造成。

2 關(guān)于火管改造思路

為提高小高爐風(fēng)溫使用水平至1180℃以上，同時局限于風(fēng)口小套進(jìn)出水管與火管鋼殼相抵觸，昆玉高爐煉鐵的技術(shù)人員，從如何增加耐材厚度，同時避免火管鋼殼與小套進(jìn)出水管抵觸方面著手，確定了改造思路：加粗火管鋼殼尺寸、增加耐材厚度?；鸸芮岸祟^槍道三岔口測溫高也受前端頭耐材較薄的影響，為增加前端頭耐材厚度，設(shè)計加粗火管鋼殼尺寸，為避免火管加粗后同小套進(jìn)出水管相抵觸，造成漏風(fēng)現(xiàn)象，設(shè)計同擴(kuò)小套外徑(進(jìn)出水管外移18mm)、中套配合面內(nèi)徑(擴(kuò)大10mm)，耐材厚度由22mm增加至38mm，滿足風(fēng)溫1180℃使用要求。改造設(shè)計尺寸見圖1、圖2。

圖1 小套改造

圖2 中套改造

圖1為小套改造思路，主要為外擴(kuò)進(jìn)出水管，進(jìn)出水管由原來的Φ250mm外擴(kuò)18mm，進(jìn)出水管中心線距小套中心線Φ268mm，小套與火管配合面由原來的Φ320mm增加至Φ330mm；圖2為中套改造，中套內(nèi)與小套配合面由原來的Φ320mm調(diào)整至Φ330mm。裝配見圖3。

圖3 火管、中小套裝配圖

通過對小套、中套同時改造，增加火管鋼殼尺寸，改造后火管鋼殼距小套進(jìn)出水管13mm，火管前端頭耐材附著厚度由22mm增加至38mm。

3 改造后火管在線使用情況

2020年新改造火管進(jìn)廠，技術(shù)人員對火管耐材、槍道、球面進(jìn)行外觀質(zhì)量檢查，同時要求對火管焊縫進(jìn)行探傷。待火管質(zhì)量檢驗合格后，昆玉鋼鐵2#高爐上線部分新改火管進(jìn)行試用，16個風(fēng)口均上線新改小套、中套，新改火管在線測溫見表1。

表1 新改火管在線測溫情況

新改造火管上線風(fēng)口為1#、2#、3#、4#、6#、7#、9#、10#、11#，在線測溫平均339℃，較改造前367℃低28℃，火管表面最高測溫348℃，風(fēng)溫使用水平至1180℃，較改造前風(fēng)溫使用1162℃提高了18℃。

4 結(jié)語

(1)在火管改造前，昆玉高爐因火管質(zhì)量造成無計劃休風(fēng)，據(jù)統(tǒng)計2019年昆玉鋼鐵2#、3#高爐因火管溫度高休風(fēng)60min、125min，高爐無計劃休風(fēng)頻次高。新改火管上線后，昆玉鋼鐵再未發(fā)生因火管無計劃休風(fēng)，降低了高爐休風(fēng)率。

(2)高爐熱風(fēng)溫度使用水平由1162℃提高至1180℃，降低燃料消耗1.8kg/t，煤比提高7.2kg/t，為高爐經(jīng)濟(jì)冶煉創(chuàng)造了條件。