王玉全 萬世龍 吉萬剛 于海新
(首鋼通鋼煉鐵事業(yè)部)
摘 要：首鋼通鋼3號2680m3高爐于2014年7月12日開爐投產(chǎn)，從2016年6月中下旬開始爐缸側(cè)壁溫度第一次出現(xiàn)升高以后，高爐就一直處于護爐生產(chǎn)狀態(tài)，2019年2月28日停爐進行中修，中修歷時43天結(jié)束，4月13日9:56送風點火開爐。在開爐3天半的時間就實現(xiàn)了達產(chǎn)。本文主要對爐缸整體澆筑工藝進行簡單介紹，以及高爐開爐快速達產(chǎn)操作的總結(jié)，為以后高爐開爐快速達產(chǎn)積累經(jīng)驗。
關(guān)鍵詞：高爐；爐缸整體澆筑；開爐；快速達產(chǎn)
1 概述
通鋼3號高爐于2014年7月12日開爐，高爐有效容積2680m3，設(shè)計產(chǎn)能220萬噸/年， 由于受爐缸側(cè)壁溫度的影響，高爐的利用系數(shù)以及各項經(jīng)濟指標都不理想，公司為了高爐的安全生產(chǎn)和提高高爐的各項技術(shù)經(jīng)濟指標，決定于2019年2月28日對3號高爐停爐中修。2019年2月28日10:36高爐開始打水降料面，2019年3月1日2:36整個停爐降料面過程結(jié)束，歷時16個小時。
停爐后對爐缸進行清理，然后對高爐爐缸進行整體澆筑，對其他部位進行噴涂處理，通鋼3號高爐于4月13日9:56點火重新開爐；開爐后高爐用3天半的時間就實現(xiàn)了達產(chǎn)任務(wù)。
2 停爐后爐缸整體澆筑工作
2.1 爐缸清理
3號高爐打水降料面到風口帶，風口帶到爐底還有將近7米的距離，還有640m3的爐料需要扒出爐外。扒爐分兩個階段，第一階段清理爐缸內(nèi)的殘余焦炭，第二階段清理爐底的殘余渣鐵和爐底剩余陶瓷杯墊。扒爐全部采用機械扒爐，在扒爐的第二階段遇到了困難，陶瓷杯墊熱結(jié)以后變得特別堅硬，另外鈦礦的化合物粘結(jié)在爐底導(dǎo)致不好清理，導(dǎo)致扒爐時間較長，加長了高爐中修的時長。
2.2 爐缸澆筑
爐缸清理完以后，進行爐缸澆筑工作。
2.2.1 爐底側(cè)壁碳磚侵蝕部位修補及爐底澆筑
3月28日-3月30日進行爐底側(cè)壁碳磚侵蝕部位修補及爐底澆筑工作。前提條件是碳磚表面沒有殘渣鐵和其它異物。第一階段根據(jù)現(xiàn)場實際碳磚侵蝕狀態(tài)，支模具進行澆筑修補，主要填充碳磚侵蝕部位，以原來爐缸直徑為模板進行澆筑。（本次澆筑直徑比原來爐缸直徑小0.3米）本次修補用料24.5噸。碳磚侵蝕部位修補完，進行澆筑料養(yǎng)生階段，根據(jù)澆筑廠家要求，給爐內(nèi)進行密封和做升溫措施，確保澆注料養(yǎng)生完好。第二階段澆筑爐底，爐底澆筑分兩次進行，爐底一層外環(huán)澆筑和爐底中心澆筑，爐底澆筑高度0.5米。爐底澆筑代替了原來的陶瓷杯墊。
2.2.2 爐缸側(cè)壁澆筑
3月31日-4月5日進行爐缸側(cè)壁澆筑工作，爐缸側(cè)壁澆筑（包括風口帶）共分六次進行澆筑，每次支模具時間5-10小時不等，澆筑完養(yǎng)生時間8-12小時不等，用時6天完成。每次澆筑前需要把澆筑的接觸面進行二次清理，確保無雜物，以免影響澆筑質(zhì)量和澆筑連接處有縫隙。另外，鐵口為整體澆注結(jié)構(gòu)，將鐵口區(qū)域松動、粉化的炭磚及鐵口框外側(cè)剛玉質(zhì)組合磚全部拆除，采用澆注的方式與側(cè)壁一體澆注，整體澆注至鐵口框。鐵口區(qū)澆筑時，根據(jù)實際需要進行下管（79公分），確保鐵口孔道不被灌死，同時確保鐵口區(qū)域澆筑完好。具體澆筑施工和材料消耗見表1。爐缸澆注修復(fù)示意圖如下圖1。
2.3 其余部位噴涂造襯
爐缸澆筑工作結(jié)束以后，噴涂廠家開始進行噴涂造襯，噴涂要求爐襯表面均勻光滑，爐型合理。噴涂部位從風口上方（連接爐缸澆筑）到爐喉鋼磚下面。本次噴涂為了縮短工期，采用機械手噴涂，噴涂一遍成型，自下而上，噴涂18小時完成，用料210噸。由于使用機械手噴涂，噴涂過快導(dǎo)致反彈料較多，約占15%。噴涂結(jié)束之后開始清理爐內(nèi)反彈料，清理的比較干凈徹底。為下道工序做準備。
3 開爐前準備工作
3.1 高爐烘爐
噴涂結(jié)束之后，2019年4月7日16:30開始安裝烘爐導(dǎo)管，本次烘爐導(dǎo)管避開3個鐵口上方對應(yīng)的6個風口不安裝以及一個人員進出風口不安裝，一共安裝23個烘爐導(dǎo)管。烘爐導(dǎo)管采用直徑為108mm的鋼管，分成兩部分。一部分是長短不等的直管，另一部分為一端為喇叭口型的管。安裝風口小套內(nèi)焊接成 “┏”，喇叭口垂直爐底，距離爐底500mm高，每個喇叭口用三個角鋼做支撐，成三角形固定，立于爐底。所有烘爐導(dǎo)管用鋼筋點焊連成一體，焊接牢固，防止送風后發(fā)生位移。為了更好地掌握烘爐的升溫速率，在三個鐵口插入了4根熱電偶，輔助烘爐，在1號和2號鐵口各插入1根熱電偶，距離爐墻300mm遠；在3號鐵口插入2根熱電偶，1根長的到達爐缸中心位置，1根短的距離爐墻300mm遠。4根電偶的測溫頭部位用高鋁磚壓住，確保測溫測的是磚溫（即是爐缸澆筑料表面溫度），而不是熱風溫度。烘爐溫度以熱風溫度為主，以鐵口溫度為輔，嚴格按照烘爐曲線進行烘爐，高爐烘爐共80小時。烘爐曲線如圖2。
3.2 高爐打壓試漏
高爐烘爐結(jié)束后，在高爐涼爐過程中，對熱風爐和高爐本體等設(shè)備進行了打壓試漏。本次打壓試漏分兩步進行：0.1MPa―0.2 MPa 逐步提壓。每次壓力穩(wěn)定30min，確認無漏點，再提高。
4 開爐實際操作
4.1 枕木填充及裝料
4.1.1 枕木填充
本次開爐采用枕木開爐，爐缸填充枕木。其優(yōu)點是有利于爐料松動，點火時可均勻開風口，有利于順行，到達爐缸的焦炭經(jīng)過風口區(qū)燃燒加熱，有利于加熱爐缸和開鐵口[1]。爐內(nèi)裝枕木前，爐底鋪好墊底焦60t，有效的保護爐底。枕木采用散裝法，枕木通過輥道裝入，填充率按48%。在散裝枕木過程中，爐內(nèi)裝入一定量的枕木后人員要進爐內(nèi)處理翹起的枕木，枕木裝至風口中心線以下0.5m時要盡可能的擺平滿鋪枕木，以防空隙過大裝凈焦時進入爐缸焦炭太多，致配料計算錯誤。枕木碼到風口中心線以下0.5m的位置，沿爐墻立碼枕木一圈，有效支撐和保護風口。
4.1.2 裝料
本次裝料分三部分。第一部分為凈焦，批重15.8t，共28批，邊裝料邊進行料面實測，裝完28批凈焦理論計算料線19.44米，實際料線20.23米，與計算料線相差不到1米，說明枕木裝的比較成功。第二部分為空焦（含凈焦輔料），輔料主要是石灰石和螢石，凈焦批重15.8t，石灰石3.86t，螢石1t，此部分一共裝31批。第三部分是正常料，礦批重36.45t，焦批重15.8t，共26批。最后根據(jù)布料實測選擇開爐布料矩陣為C827262524213↓O82736352↓，料線1.5米。
4.2 冶煉參數(shù)的確定
本次開爐為枕木開爐，開爐總焦比3.0t/t,開爐堿度0.92。開爐生鐵成分設(shè)定和開爐原燃料及輔料條件如下表2和表3。
4.3 冷風烘料
高爐正式送風前需對爐內(nèi)裝爐料預(yù)熱和烘干水分，即對爐內(nèi)吹冷風，為高爐送風后盡快引煤氣和干法除塵系統(tǒng)順利投入創(chuàng)造條件。2019年4月13日6:36 3號高爐開始送冷風烘料，冷風烘料時長3小時20分鐘。
4.4 開爐點火操作
2019年4月13日9:56分3號高爐開爐點火，此次開爐堵10個風口，采用20個風口送風。點火風量1950m3/min，熱風壓力90kPa，熱風溫度750℃。10:02 12#、26#、27#、28#風口明亮，10:46 20個送風風口全部明亮。10:56探尺活動開始下料。15:56送煤氣（累計風量14.9萬）。
5 高爐達產(chǎn)操作
高爐開爐點火初期，爐頂煤氣放散閥全開，煤氣處于放散狀態(tài)，隨著爐料的下降，爐頂煤氣成分中CO2逐漸上升，表示爐內(nèi)的礦石開始軟化還原，15:56煤氣成分化驗合格，高爐開始送煤氣，成功完成煤氣回收工作。
5.1 負荷調(diào)整過程
高爐開爐至高爐達產(chǎn)期間一共做了5次負荷調(diào)整。第一次負荷調(diào)整是在開爐后5小時，根據(jù)實際加風情況和下料情況，把礦批加到43噸。隨著爐內(nèi)加風和下料，在出鐵后進行了第二次負荷調(diào)整，歷時22小時44分鐘，礦批加到47噸。根據(jù)爐況實際情況，為了加風需要，高爐開始逐步開風口，在開了6個風口以后爐內(nèi)做了第三次負荷調(diào)整，礦批加到50噸，歷時33小時10分鐘。之后根據(jù)實際爐況和料速并結(jié)合爐外鐵水含硅量，在4月15日6:40和11:00別做了第四次和第五次負荷調(diào)整，礦批由50t-53t-55t。具體調(diào)整見表4。高爐的負荷加的如此快速，是高爐加風和開風口的時機掌握的較好，負荷的快速調(diào)整也為高爐快速達產(chǎn)創(chuàng)造了良好的條件。
5.2 開風口過程
高爐點火開爐后23小時30分鐘時，高爐風量達到2100m3/min，高爐為了繼續(xù)上風，4月14日9:26開始捅開了第一個風口，隨著以后爐況和加風的需要逐步開風口，到4月15日14:00風口全部捅開，實現(xiàn)了全風口作業(yè)。具體開風口情況見下表5。
5.3 出鐵情況和鐵水溫度
根據(jù)開爐料實際上料和理論計算爐缸內(nèi)鐵量情況，4月14日7:36高爐第一次出鐵，鐵水含硅量3.68%，物理熱1349℃，渣鐵水流動性良好，渣鐵分離效果良好，直接走水沖渣。第一次鐵出鐵時間1小時11分鐘，出鐵量230噸。隨著爐內(nèi)負荷的調(diào)整和出鐵次數(shù)的增多，鐵水的含硅量逐步下降到0.8%的水平，物理熱逐步上升到1500℃以上。至4月16日高爐達產(chǎn)鐵水含硅量控制在0.6%的水平。
5.4 高爐噴煤和富氧
隨著爐內(nèi)負荷的調(diào)整，高爐4月14日18:00開始噴煤，小時媒量5噸。4月15日18:38高爐開始富氧，氧量2000m3/h。隨著以后爐況的需要煤量和氧量逐步加大。
6 總結(jié)
此次通鋼3號高爐開爐比較順利，32小時4分鐘噴煤，52小時4分鐘全風口作業(yè)，并且3天半的時間快速的達產(chǎn)，這是通鋼的一個全新的歷史記錄。
（1）此次中修采用爐缸整體澆筑技術(shù)，大大縮短了檢修時間；
（2）制定合理的開爐方案以及開爐前的準備工作充分，為高爐順利開爐提供了必要保障；
（3）開爐各項參數(shù)的選擇至關(guān)重要，后續(xù)開風口加風和負荷的調(diào)整，是高爐強化冶煉的基礎(chǔ)，為高爐快速達產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件；
（4）開爐后爐前及時出凈渣鐵，為高爐快速達產(chǎn)提供了有利保障。
7 參考文獻
[1] 王筱留．高爐生產(chǎn)知識問答．北京：冶金工業(yè)出版社，2008.
[2] 邱道欽，范川澤.新型澆筑爐缸在羅源閩光1號高爐的應(yīng)用//[C].2019年第十一屆全國煉鐵系統(tǒng)高峰論壇論文集.
