摘  要  本文對處理新鋼10號高爐爐墻結(jié)厚、優(yōu)化操作實踐進行了總結(jié)。通過氣流沖刷及熱洗法等措施逐步恢復操作爐型，同時在原燃料質(zhì)量波動較大的情況下，不斷優(yōu)化操作制度，保證了爐況的穩(wěn)定順行，各項經(jīng)濟技術(shù)指標逐步得到優(yōu)化。

關鍵詞  大型高爐  爐墻結(jié)厚  操作爐型

1  前言

新鋼10號高爐（2500m3）開爐投產(chǎn)于2009年11月8日。設備采用了串罐無料鐘爐頂和陶瓷杯爐底爐缸結(jié)構(gòu)，爐體采用聯(lián)合軟水密閉冷卻及薄內(nèi)襯冷卻壁，配備明特法+備用干渣坑渣處理工藝等。近年來，在入爐原燃料質(zhì)量不斷劣化的情況下，通過不斷優(yōu)化操作制度，并通過技術(shù)創(chuàng)新，在低品質(zhì)爐料條件下成功取消中心加焦冶煉，技術(shù)指標不斷改善，更是在2015年初創(chuàng)造了入爐品位56.15%，燃料比496kg/t的佳績。到2015年5月份以后，高爐逐步出現(xiàn)爐身各段溫度降低，爐料下降不均勻，兩探尺出現(xiàn)打橫且偏差大等結(jié)厚特征。雖與行業(yè)其他高爐[1-3]相比，10號高爐結(jié)厚程度輕，影響小，但仍使得高爐穩(wěn)定性減弱，燃料比上升。直到2016年8月份，通過氣流沖刷及熱洗爐等方法，爐墻結(jié)厚得到有效處理，高爐操作爐型逐步趨穩(wěn)，各項技術(shù)積極指標也得到優(yōu)化。

2  爐墻結(jié)厚征兆

自2015年4月高爐檢修復風后，除表觀上的順行較差，穩(wěn)定性降低外，5月3日出現(xiàn)主導氣流減弱，一度出現(xiàn)通過爐內(nèi)成像看不到，十字測溫中心點5月15日前只有約100℃且邊緣指數(shù)在0.85至1.05之間。高爐爐體溫度也開始出現(xiàn)異常，主要表現(xiàn)為“上涼”，即爐身中上部各段溫度呈下降趨勢（表1），而中下部平穩(wěn)。由于主導氣流弱，中心溫度低，其造成了爐腰、爐身下部溫度分布不均，局部溫度過低導致結(jié)厚，并且造成鋅在爐墻大量富集，爐墻上部結(jié)厚。7月5日休風打開人孔觀察，東北面爐喉缸磚下沿結(jié)厚6#～25#風口方向，頂部最厚位于1#風口上方，厚處達300mm以上，上接爐喉鋼磚下沿。所以從爐身溫度下降趨勢可以看出結(jié)厚起點是第八段第九點附近，即1#風口上方，屬于上部結(jié)厚。為穩(wěn)定爐況，采取了一系列措施引導主導氣流：料線由1.2m調(diào)整為1.4m，于5月8日增大礦、焦0.3°，后5月14日再次增加礦、焦0.7°，高爐逐步趨穩(wěn)，但結(jié)厚未徹底清除。

3  爐墻結(jié)厚原因

3.1  原燃料質(zhì)量波動

（1）堿金屬、鋅負荷高

隨著高爐入爐品位的降低，相應的有害元素負荷上升，其中對高爐穩(wěn)定順行影響較大的主要是堿金屬和鋅負荷。其在高爐內(nèi)形成惡性循環(huán)和累積，劣化入爐原燃料質(zhì)量，惡化軟熔帶透氣性，是高爐結(jié)厚的重要原因。近年來，雖對其重視程度有所增加，但考慮到成本因素，入爐原燃料的堿負荷和鋅負荷也未有明顯改善，特別是鋅負荷仍偏高（國標GB-50427-2008規(guī)定鋅金屬負荷≤0.15kg/tFe）。

（2）焦炭及燒結(jié)礦質(zhì)量波動

10號高爐常用的用焦結(jié)構(gòu)為：60%的6.0米干熄焦+30%的4.3米干熄焦+10%的外購焦，6米干熄焦質(zhì)量的穩(wěn)定對10號高爐的穩(wěn)定順行至關重要。長期以來，新鋼自產(chǎn)焦炭質(zhì)量與行業(yè)及周邊高爐用焦質(zhì)量存在較大差距。此次檢修前，6.0m焦炭質(zhì)量劣化，水熄焦率增加，冷強度下降，M10最高 8.9%，入爐粉末增加，致使復風后主導氣流減弱，爐溫波動大，軟熔帶劇烈波動，爐缸工作活化慢，易造成結(jié)厚。

除6米自產(chǎn)焦炭外，10號高爐的穩(wěn)定順行受燒結(jié)礦質(zhì)量影響較大。長期以來，10號高爐高配比的燒結(jié)用料結(jié)構(gòu)在行業(yè)獨樹一幟，其充分發(fā)揮了高堿度燒結(jié)礦強度高、還原性好的優(yōu)勢，彌補了焦炭質(zhì)量差導致的爐缸透氣透液性的不足，這是保證10號高爐爐況長期穩(wěn)定順行的重要因素。而5月份燒結(jié)礦質(zhì)量存在波動，特別是堿度的波動，這對我廠高爐煤氣流及爐溫的穩(wěn)定影響較大，也是高爐結(jié)厚一大原因。

3.2  冷卻設備破損

高爐冷卻設備的壽命是決定高爐壽命的最關鍵因素。日常生產(chǎn)中，10號高爐調(diào)整冷卻強度的措施主要有：一是調(diào)整冷卻水量，二是調(diào)整冷卻水溫，而如果某一段位置出現(xiàn)冷卻強度過大或過小結(jié)厚時，無論是調(diào)整進水量還是水溫，都不能單獨調(diào)整某一局部位置，且一旦冷卻壁損壞甚至漏水，易造成冷卻不均勻而結(jié)厚。開爐以來，10號高爐損壞冷卻壁情況如下：第四段共34根，約20％，5段共5根，7段1根，8段1根，從損壞周向分布來看，損壞集中在南面，按順時針20#至1#風口之間。冷卻壁周向破損不均勻，造成周向冷卻強度不一致，渣皮形成差異最終導致操作爐型周向差異，南面渣皮薄且穩(wěn)定性差，相對于北面爐腹角小，而北面渣皮厚爐腹角大，邊緣氣流易發(fā)展，使得軟熔帶位置波動而結(jié)厚。

3.3  高爐操作方針制約

10號高爐自2014年10月份采取“放邊”操作取消中心加焦冶煉以來，高爐穩(wěn)定性明顯增強，但結(jié)合自身及行業(yè)經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，取消中心加焦的高爐往往易發(fā)生結(jié)厚。分析認為是高爐堿金屬及鋅負荷等有害元素含量增加的情況下，長期邊緣強、中心相對較弱的煤氣流分布不利于有害元素的排除，這也是武鋼高爐不能取消中心加焦冶煉的主要原因[4]，且一旦高爐波動，影響其氣流分布或者軟熔帶的上下波動，易造成高爐結(jié)厚，若同時原燃料質(zhì)量存在波動，則結(jié)厚不易完全清除。此外，10號高爐噴煤管路分配不均導致的噴煤偏析一直存在，致使南北兩面煤氣流分布不均勻，一旦受其他原因?qū)е赂郀t爐況波動，噴煤不均勻的不利影響將加重高爐煤氣流的不均勻和鐵口溫度偏差，不利于處理高爐結(jié)厚。

4  處理措施

4.1  氣流沖刷

由于結(jié)厚程度相對較輕，10號高爐首選的結(jié)厚處理方法是煤氣流沖刷。在上部裝料制度上，采取在穩(wěn)定中心主導氣流的基礎上，進一步疏松邊緣的裝料制度，布料矩陣為：C87654（33321）O8765（3332）→C87654（23331）O8765（2333），根據(jù)效果適當向內(nèi)縮小礦、焦角，適當減小角差，縮小礦批，發(fā)展中心兼顧邊緣氣流，同時，適當減輕負荷，控制煤比130～140 kg/t，保持較大風量4800～4840m3/min，頂壓維持略低水平：225～230KPa，以提高煤氣流速，有利于排鋅。受原燃料質(zhì)量波動等原因影響，氣流沖刷處理10號高爐結(jié)厚有作用，但效果不佳。

4.2  熱洗

    凈焦熱洗對處理爐身結(jié)厚有一定的效果，也是較常用的方法，但要控制較高爐溫，一方面增加能耗，另一方面，造成風口甚至二套燒壞的幾率增加，甚至造成反復休風，故在結(jié)厚不嚴重的情況下熱洗法不是首選。10號高爐在試圖利用煤氣流沖刷處理結(jié)厚效果不明顯的情況下，2016年8月10日，高爐休風504min更換小套，此時，面臨6米自產(chǎn)焦故障，干熄焦率低至12%，高爐復風后爐況出現(xiàn)較大波動，物理熱起不來，爐溫長期處于下限。為提爐溫穩(wěn)爐況，高爐兩天內(nèi)加入近200t凈焦，期間伴隨著高爐邊緣頻繁掉渣皮，爐身上部各段溫度也緩慢上升，這表明高爐結(jié)厚部位大面積脫落。高爐在此后的幾天內(nèi)也維持相對較高的爐溫，一是為解決因掉渣皮導致的爐缸虧熱，二是徹底清除高爐上部結(jié)厚。在爐況逐步趨穩(wěn)后，結(jié)厚特征也在逐步消失，11月份計劃檢修打開爐頂人孔觀察，爐喉下部結(jié)厚已徹底清除。

5  操作優(yōu)化

5.1  加強原燃料管理，降低入爐粉末

受低成本冶煉要求的制約，高爐入爐原燃料質(zhì)量很難有大的改善，因此穩(wěn)定原燃料質(zhì)量、優(yōu)化用料結(jié)構(gòu)、加強原燃料管理成為首選。燒結(jié)礦在10號高爐用料結(jié)構(gòu)中所占比重大，同時是堿金屬和鋅負荷的主要來源(占堿金屬負荷的60%、鋅負荷的90%左右)，在日常生產(chǎn)中，要做好半倉上料，提高篩分效率，努力將入爐粉末控制在最小值，以降低爐料表面積，減少鋅蒸汽的吸附，從而促進鋅排出高爐。

5.2  穩(wěn)定操作制度，防止爐身黏結(jié)

穩(wěn)定基本的操作制度，盡量維持中心和邊緣兩股氣流的長期穩(wěn)定，保證爐缸熱量儲備充足，維持良好的渣鐵流動性。減少爐溫波動，[Si]:0.4～0.5%，物理熱1500℃～1520℃，以確保爐缸有充沛的熱量基礎；控制相對較低的爐渣堿度（1.2～1.25）以降低爐渣粘度，以改善高爐下部的透氣性和透液性，若渣中Al2O3偏高時，二元堿度控制在上限。

5.3  強化冷卻設備的監(jiān)控和維護

冷卻壁破損易造成爐墻結(jié)厚、結(jié)瘤，是高爐爐型管理中的重點，10號高爐受“一罐制”影響，單次系統(tǒng)檢修期間的休風時間常達4-5天，這在行業(yè)內(nèi)也是少見的。日常操作中要加強對冷卻設備的檢查，依據(jù)煤氣中氫氣含量、鐵口煤氣火、風口中小套有無水等變化及時判斷是否漏水，漏水設備及時處理，特別要嚴防休風期間向爐內(nèi)漏水，在限氧控產(chǎn)情況下，適當提高進水溫度，但必須兼顧爐缸冷卻。    

6  結(jié)語

（1）熱洗爐配合邊緣煤氣流沖刷是處理爐墻結(jié)厚的有效手段。

（2）高爐結(jié)厚重在預防，特別是在取消中心加焦冶煉，邊緣相對疏松的情況下，要穩(wěn)定原燃料質(zhì)量以穩(wěn)定爐溫和煤氣流分布。

（3）不斷優(yōu)化操作制度，要因“料”制宜，強化“粗料細作”理念，穩(wěn)定合理的操作爐型，才能保證低品質(zhì)爐料條件下的高爐長期穩(wěn)定順行，實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)低耗。

7  參考文獻

[1]王平，舒文虎等.武鋼5號高爐爐身結(jié)厚的處理及操作優(yōu)化[J].煉鐵.2013,32(2):38-41.

[2]李仁生，趙仕清等.重鋼2500m3高爐爐墻結(jié)厚的處理及預防[J].煉鐵.2014,33(5):17-22.

[3]李曉東，李淼.昆鋼2500m3高爐爐墻結(jié)厚的原因與預防[J].煉鐵.2016,35(1):33-36.

[4]蔡合，章銘明.中心加焦技術(shù)在武鋼的應用[J].鋼鐵研究.2015,43(6):56-58.