中鋼1號1280mm高爐中休及停、開爐實踐
摘要：通過爐頂打水空料線，將料面降到風口帶，對破損冷卻壁水管進行處理，對破損爐墻進行噴補造襯，以達到合理的爐型。開爐后，爐渣中（Al2O3）在15%以下，（MgO）在8.5%左右，對本次開爐快速達產起到了積極有效的作用。本文重點總結了高爐在噴涂造襯停、開爐過程中的成功經驗與操作不足。
關鍵詞：高爐停爐噴補烘爐開爐
1 引言
中鋼1#-1280m3高爐設計20個風口及兩個鐵口，呈180°布置。爐頂采用WP無鐘爐頂，爐底、爐缸采用了“碳磚+陶瓷杯”和水冷爐底結構。高爐于2010年9月26日投產，到2015年11月17日停爐中修，共產鐵水5837351.14t，單位爐容產鐵量4560.43t。在服役近5年零兩個月期間，整體爐況穩定順行，沒有出現過大的爐況失常。但是隨著爐役進入中后期，高爐本體冷卻壁水管破損比較嚴重，到本次停爐前共計破損83根水管，主要集中在7～9段（42根）和12段（22根）。這不僅制約著高爐經濟技術指標的提升與優化，威脅著高爐生產的安全、穩定與長壽。因此，經公司研究決定， 1#高爐停爐中修，對本體水系統進行改造，同時，爐內進行噴補造襯，厚度約為150～170mm。
2 空料線停爐操作
2.1 停爐前的準備
停爐前維持高爐順行是安全停爐的基礎。為此，高爐操作提前三天有意識地采取了活躍爐墻、適當發展邊緣的裝料制度。配加一定比例的錳礦洗爐，過程中維持充沛的爐缸溫度和適宜的爐渣堿度，以達到活躍爐缸的目的。
（1）11月14日14:06將爐料結構由A80%+Q20%調整為A79%+Q21%，爐渣二元堿度下調0.03，同時加錳礦500kg/批，以改善渣鐵流動性，確保爐缸活躍。
（2）配加錳礦洗爐時，裝料制度由C37235232.5230.32232↓O37335332.5330.32↓變為C37235232.5230.32232↓O37235332.5330.32↓，料線1.3m，以適當發展邊沿的氣流沖刷爐墻粘結物，為停爐噴補造襯創造良好條件。
（3）11月17日6:00改全焦冶煉，錳礦300kg/批，礦批由33t縮為26t。焦炭負荷由3.86分次退到2.30，確保了爐溫充沛，停爐前生鐵[Si]為1.30%～1.60%，鐵水物理熱充沛。
（4）制作了四根爐頂打水管，要求伸入爐內有效長度3700mm，打水管前端堵死。其表面分段打三排直徑Φ4mm的打水孔，以保證打水時有良好的霧化效果。
2.2 預休風、空料線操作
11月17日14:30開始有意識地空料線，在頂溫上升到220℃左右時壓料降溫。到休風時料線預空至6.0m左右，加蓋面焦48噸。于11月17日16:24～17:27進行預休風，休風共計183min。預休風期間作了以下預備工作:
（1）安裝爐頂打水裝置。從爐喉十字測溫孔處安裝4根長4.5m，直徑Φ42mm，厚δ4mm的打水管，在水管前端3.7m范圍內，分3段交錯開孔。水管前端封死，并接通高壓水源，四個方向打水管均裝有控制閥門和水流量表。
（2）從上升管處改接一根φ32mm煤氣取樣管，并用φ32mm的黑膠皮管引到風口平臺。
（3）處理煤氣系統，全開并固定爐頂大放散。關閉重力遮斷閥并封沙，關閉布袋進、出氣盲板閥。
11月17日19:27復風空料線，煤氣全部放散進大氣中。空料線開始不久，當風量達到既定風量2300m3/min時，風壓127kPa，頂溫200℃左右。在20：03發生大爆震一次，頂壓由14kPa突然升至65kPa，立即減風100m³/min進行控制。當頂壓在不斷下降的同時，又伴隨著一次小爆震，過后恢復正常頂壓12kPa。這次爆震主要是初期打水量控制過大所致。之后，于20：49又大爆震一次，頂壓由12kPa上升到28kPa，減風100m3/min控制;21：17第三次大爆震，頂壓由13kPa突然升至62kPa，及時減風100m³/min控制，隨后連續發生三次小爆震。為了減少或避免爆震，之后將頂溫控制280℃～350℃之間。料面位置測算按150000m³風量下降1米為準進行推算，并按照計劃時間節點和對料面測算下降位置來控制風量。于22:45減風100m³/min，23:48再減風100m³/min，后期降料面過程中未發生爆震現象。到18日5:30風口陸續出現掛渣、吹空現象，并打開鐵口出一次鐵。到6:30全部風口吹空見黑，停爐頂打水，結束空料線操作。
此次，1#高爐采用爐喉霧化水裝置與十字測溫打水裝置結合的方法進行空料線。在空料線過程中雖發生大、小爆震8次，但沒有發生煤氣爆炸和其它設備、人身事故。空料線比較順利，基本上達到了既迅速又安全的預期目標。空料線共耗時11小時，比計劃測算時間提前了2小時，累計耗風量為158wm3。
3 噴補造襯操作
3.1 噴補前準備工作
在11月18日6:30空料線結束后，又繼續送冷風涼熱風總管，至19日8:30具備噴補進爐作業條件。爐前卸下全部風口小套、直吹管，風口中套以兩鐵口為中線，共卸下10個。并將爐芯殘余死焦柱扒平，加河沙8m3壓火，目的是用來隔絕空氣，阻止爐內焦炭繼續燃燒，防止爐缸溫度進一步降低，也便于清除噴補反彈料。由于本次停爐空料線前洗爐比較徹底，爐墻非常干凈，幾乎無粘結物。所以，噴補前僅對爐墻進行了簡單的清洗。于19:00開始安裝噴補造襯設備，同時對破損冷卻壁進行確認處理，以便于安裝銅冷棒;對局部無冷卻壁區進行補焊錨勾，以便于噴補料能與爐墻牢固結合。
3.2 高爐噴補造襯作業
11月21日16:10開始噴補，這次噴補是自上而下分為三個階段進行的。第一階段按照50～80mm的厚度進行噴補找輪廓;第二階段按照50mm左右的厚度噴補;第三階段按照30mm左右進行噴補。由于噴補過程中粉塵比較大，加之料固結比較快，我們為有效保證噴補厚度，要求每隔兩段冷板在其縫隙處插入150mm的標尺，并以此作為核實噴補厚度的衡量標準。同時，過程中及時清理反彈料進行二次利用。整個噴補到11月23日7:00結束，共計39小時，用料223.14噸，反料率為3.59%，控制在技術要求的5.0%之內。
4 高爐烘爐、開爐
4.1 烘爐
高爐于11月29日16:30開始烘爐，至12月2日8:16烘爐結束，共用時約65小時，比計劃延長了21小時。而且在烘爐過程中進行打壓檢漏和停風處理熱風總管漏點，導致烘爐未能持續進行，導致烘爐曲線波動比較大。在烘爐過程中由于兼顧熱風總管、豎管烘烤的限制，且在鐵口孔道未安裝臨時烘爐熱電偶，只能通過熱風溫度間接地反映爐缸溫度的變化。因而烘爐風量沒有按要求達到1200m³/min，影響了高爐烘爐效果。實際烘爐曲線如下圖1。
4.2 開爐冶煉參數的確定
為確保本次開爐的順利進行，高爐相關技術人員經過多次商討后確定全爐焦比：3.45，正常料焦比：0.80;正常料堿度：0.95;空焦堿度：0.85;爐渣（Al2O3）≤15%，（MgO）=8.5～9%;料線取1.5m;正常料壓縮率11.5%，空焦壓縮率13%，凈焦壓縮率14%;礦批15t;焦批7.28t。入爐礦配比：燒結85%+球15%;鐵水控制要求：[Si] 3.50%，[Mn] 1.50%，[Fe]91.5%，[S]，0.060%，鐵水溫度>1470℃。
4.3 開爐裝料
本次開爐裝料從下至上分別為鋪底焦、凈焦、空焦、正常料+空焦、正常料。原計劃帶風裝料，實際考慮到爐缸焦炭熾熱會著火，改為靜態裝爐。
2015年12月2日10:10開始裝料，裝鋪底焦7批，裝凈焦26批，裝空焦20批，裝輕料（正常料+空焦）26批， 12月2日21:10裝料完成累計裝料耗時11小時。在裝料過程中為了盡可能做到料面平整，每五批調整布料角度一次。由于前期配料計算選取參數準確，以及噴補后爐容再測算比較到位，各段料組實際裝入高度與理論測算幾乎無差別。具體見裝料記錄表1。
4.4 高爐送風點火
12月2日22:30送風點火，開爐堵4#、5#、6#、7#、14#、15#、16#、17#風口，用12個風口送風。初期風量800m³/min，熱風壓力50kPa，透氣性指數15.9，頂壓9kPa，風溫750℃，頂溫24℃。同時，兩鐵口安裝專用氧槍向爐內吹氧、吹風，目的是盡快加熱爐缸（爐缸內積存的渣、鐵熱量嚴重不足，幾乎完全是凝固狀態）。
12月3日1:00許，風量1000m³/min，熱風壓力98kPa，透氣性指數12.4，頂壓14kPa，風溫800℃，頂溫42℃，此時爐內出現憋壓現象。到3:00風壓上升至198kPa，風量萎縮至660m³/min左右，于3:15休風坐料處理。3:23復風，風壓22kPa，風量520m³/min左右，風溫760℃，頂溫24℃。之后，爐況恢復比較順利，到8:00風量恢復至1064m³/min，風壓51kPa，風溫820℃，頂壓8.7kPa，頂溫36℃。12:20風量恢復至1460m³/min，風壓90kPa，風溫850℃，頂壓18kPa，頂溫42℃。
12月3日7:45，南場鐵口預埋氧槍自動燒開，出鐵約3.5t后堵口;到10:13北場鐵口氧槍也燒開，出鐵約5t后堵口。13:15累計耗風量達到107wm3預計第一批鐵料已進入爐缸，組織南場出第一爐鐵。由于爐外準備充分，安全出鐵約20t。爐溫[Si]2.86%，[S]0.060%，[Mn]1.50%，鐵水物理熱1274℃。由于首爐鐵口開口順利，渣鐵流動性相對較好，送風15.5h后，于13:42開14#風口。到14:20風量加之1529 m³/min，風壓92kPa，風溫920℃，頂壓18.6kPa，頂溫67℃，南尺3.84m，北尺3.83m。同時，礦批由15t擴到16t，料制：C322302282222↓O305285↓變為C342322302222↓O325295↓，并且下料以料線4.0m為準。14:44開北場鐵口，出鐵約10t，爐溫[Si]5.28%，[S]0.022%，[Mn]2.34%，鐵水物理熱未測。之后隨著開風口數目的增加，風量逐步增加，料線也逐步回至2.0m。
在此期間，11:30爐頂煤氣化驗合格。但是由于頂溫遲遲起不來，一直到15:00頂溫達到70℃時開始引煤氣關放散，并于15:50開4#風口，23:25開5#風口;21:20開7#風口;21:30開17#風口。直到12月3日24:00時， 已有17個風口送風，風量達到1800m3/min，風壓120kPa，風溫830℃，頂壓55kPa，頂溫260℃。
12月4日00:00開始依次將北場鐵口，南場鐵口角度由10°調到12°。但是，調整鐵口角度之后，先是北場鐵口出現難開現象，一直燒不開持續到9:00，采用炸藥開口;接著是南場鐵口也出現難開現象，于11:30炸開。考慮到可能是由于爐缸熱量不足，半熔融渣鐵未能徹底化開，再次將南、北場鐵口角度由12°調到6°，以確保渣鐵順利排放。同時，爐內恢復進程也加快，分別于5:15、13:56、17:10開15#、16#、6#風口，也就是說在送風點火43小時內，達到20個風口送風狀態。
12月5日，隨著爐缸溫度的回升，渣鐵流動性改善，逐步將兩鐵口角度由6°恢復到10°，同時，爐內恢復節奏也隨之加快。到12月5日2:00開始噴煤，8:50開始富氧30m3/min，焦炭負荷達到3.36。到11:40風量恢復到2410m³/min，風壓230kPa，頂壓144kPa，頂溫210℃左右，風溫1010℃左右，礦批25t，負荷3.55，爐溫控制在[Si]2.0～2.5%，料制恢復到C362342322302222↓O363343322302↓。于12月6日7:30料制恢復到C372352332312222↓O373353332312↓，料線恢復至1.5m，爐溫按照0.8～1.2%控制，于13:30投用TRT。
5 結 語
（1）停爐前三天退負荷，采用適當發展邊緣氣流的裝料制度，并且配加錳礦洗爐，為安全順利空料線停爐提供了有力保證。但空料線前、中期，因風量使用較大，打水量控制過大，使爐頂溫度波動大，發生兩次大的爆震，值得吸取教訓。今后在空料線初期時，一定要結合爐頂溫度控制打水量，確保頂溫大于250℃。
（2）通過這次空料線實踐表明，焦炭負荷退40.4%有所過頭，也就是說焦炭負荷退至2.30時，爐溫略有偏高，應退至2.50即可。
（3）在噴補過程中，一定要控制好進料量和配加水的比例，避免過程中料干揚塵大，反彈料較多。盡管是二次回收利用，返料率達到控制目標值5%之內，但是過程中往往出現堵槍現象，影響了噴補速度。
（4）對于中修高爐開爐，初期加風、開風口不可過急，否則，容易引起高爐難行懸料。同時，由于爐缸透液性差，鐵口角度應調整到盡可能小，以利于快速排放爐缸積存“冷”渣鐵，應避免角度過大，鐵口過深，凝鐵層難開的現象發生。
（5） 由于準備工作充分，本次空料線過程只耗時11小時就成功實現，并且于12月2日22:30送風點火后爐況順行。43個小時恢復全風口作業，51h30min恢復噴煤，12月10日產量達2569.89t（扣除渣量），利用系數達2.178t/m3·d，達到了設計產能，實現了安全快速降料面、順利開爐、快速達產的目標。
