朱興益
(凌源鋼鐵股份有限公司，遼寧凌源122500)
摘要：針對凌鋼豎爐球團礦轉鼓、抗壓強度指標的波動，從生產工藝、爐型結構、設備運行等方面進行了分析，找到丁質量波動的原因，有針對性地采取了措施，使球團礦的質量回歸正常。
關鍵詞：豎爐；強度；質量；波動；措施
l 概述
凌鋼現有3座豎爐，兩座8 m。豎爐和1座10 m 豎爐。3座豎爐共用配料、混料系統，造球系統各自獨立，均采用矩型燃燒室，燃料為高焦混合煤氣，2×8 m 豎爐采用料車排礦，10 m 豎爐采用帶冷機排礦，3座豎爐均采用液壓齒輥排料，球團礦日產量約4200 t。
一直以來，3座豎爐生產指標正常穩定，但從2014印年底起，球團礦質量下降，特別是抗壓強度和轉鼓指數下降明顯， 抗壓最低不到1000 N／球，轉鼓指數最低到83 ，多數球團礦的表面出現裂紋。通過對豎爐球團礦質量產生的原因進行了分析，找到了質量波動的原因。并月．有針對性地采取了相應的措施，到2015年3月底，球團礦各項質量指標回歸正常。
2 球團礦質量波動原因
2．1 生產不連續
從2014年12月初起，10 m。豎爐電除塵器檢修一個川后，受高爐爐況波動用料需求不足及煤氣平衡的影響，3座豎爐經常交替停產。這種間斷生產造成豎爐整體溫度低，熱量不足，導致球團礦的焙燒溫度不夠，從而強度下降。各月作業率如表I。
2．2 焙燒制度不合理
根據操作規程要求，豎爐燃燒室、焙燒帶溫度控制在950～1100℃ 間。2007年曾發生結塊停產事故， 由于擔心豎爐結塊，燃燒室溫度一直控制在下限，一般在950~1000℃。通過對成品球質量的分析，成品球的表面暗紅，斷面分層， 內核有原礦存在，但球團礦的FeO一直不超過2 。分析認為，在冷風量足夠的情況下，950～ 1000 oC能夠保證礦粉得到充分氧化， 但在這個溫度下，赤鐵礦晶粒雖然得到充分氧化，但晶粒發育不完善，礦粉顆粒間的固相黏結發展不充分，顆粒間不致密，孔隙度仍然比較大，球團體積沒有收縮，球團不致密，球團礦強度低。
熱廢氣和冷卻風匹配不合理，也是造成球團礦下降的重要因素。2×8 m 的煤氣和助燃風總量約為20000 m。／h，冷卻風30000 m。／h，10m 的煤氣和助燃風總量35000m。／h，冷卻風42000 m ／h，3座豎爐的煙罩溫度高達200C以上，爐口紅球多。這種焙燒制度，冷風量過大，爐內高溫段靠上，高溫區間變窄，爐內溫度總體下降，大量的熱量通過高溫煙氣帶走， 同時因爐口溫度過高，生球爆裂嚴重，產生裂紋，球團礦強度下降。
2．3 設備功能不完善
礦粉中含有草簾、編織袋等雜物，配混系統沒有設置雜物篩，雜物經常造成強混排料門頻繁卡停，被迫將強混的排料門的開度調整到100 ，強混內不能存料， 沒有起到混勻的作用，礦粉和膨潤土的混合不均勻，造成生球質量波動的大、膨潤土消耗升高。
烘干機傳動系統頻繁出現故障，造成烘干機頻繁開停，造球料水分、料溫波動大。
豎爐的扒輥、大水梁漏水，水在爐內產生蒸汽， 消耗大量的熱量，同時水蒸汽與爐內的粉末結合造成爐墻粘結，引起爐內氣流、溫度分布發生變化。通過對扒輥和大水梁漏水進行分析，漏水的原因：1)頻繁開停，扒輥和大水梁為碳鋼結構，在300℃ 產生藍脆， 扒輥和大水梁的強度下降，在多次停開爐后，溫度在常溫到工作溫度熱震次數多，在應力作用下產生了裂紋；2)大水梁的安裝工藝不合理，沒有預留出大水梁的受熱膨脹間隙，在大水梁熱脹冷縮的過程中，膨脹和收縮產生的應力沒有得到釋放，產生應力集中，使大水梁損壞。
2. 4 導風墻出現孔洞
從2014年7月份起，3座豎爐先后出現局部下料快的現象，經停爐檢查， 確認為導風墻下部出現了孔洞所致。通過對比分析，發現孔洞均出現在離導風墻端部第二個或第三個磚縫處，而且磚縫的寬度最大達到30 mm。
砌筑圖要導風墻磚縫控制在2 inrn以下的，端部與爐墻采用40 men巖棉氈填實。在實際施工過程中，人為擴大了爐膛面積，以期增產，爐墻長度較圖紙長了約400 ITIITI，但并沒有對導風墻磚的尺寸進行調整，導風墻無法進入爐墻的槽內，導風墻砌筑完后，端部與爐墻留有約200 ITIiTI的縫， 由于這條縫過寬，用巖棉塞好后，在生產過程中被逐漸吹掉。正常生產時，導風墻磚受熱自由膨脹，但當豎爐檢修需要排料時，爐內高溫球團排空，導風墻溫度下降，砌體回縮，在多次這樣自由膨脹、回縮的過程中，端部的磚縫被拉大，出現風的通道，含塵氣體通過該通道，使通道不斷被磨損，使孔洞加大，引起該部位下料不均勻，影響焙燒。
導風墻出現孔洞后，爐內氣流不可控， 出現孔洞的位置下料加快，大量生球入爐，惡化了爐內透氣性，焙燒制度被破壞，造成質量波動。
2. 5 燃燒室漏火
受系統煤氣、礦平衡的影響，豎爐頻繁停產，耐火材料受到頻繁的熱震，造成耐材損壞，導致燃燒室損壞漏火。為保證安全，被迫降低燃燒室廢氣量，廢氣對球層的穿透能力下降，焙燒的不均勻性更加明顯，使球團礦質量下降。
2．6 生球質量下降
從2014年12份起，豎爐用礦粉發生了變化， 由最初5O 自產精粉和5O 外購礦粉改為7O 的自產精粉，甚至一段時間自產精粉達到了100 。自產精粉品位69．5 ，si0z含量2．65 ，一0．074 mm粒級占85 。外購精粉品位66 ，Si02含量4．5 ，一0．074 mm 粒級占65 。
在自產精粉和外購精粉的比例為1：1時，輥篩后生球的落下在4次左右，抗壓能達到i0 N／球以上，基本滿足焙燒要求。但隨著自產精粉的提高，這種粒級粗細搭配的原料結構發生了變化，細粒級增多，根據經驗，應易于造球，球團質量應該升高。但實際上，在對膨潤土進行多次調整后，生球質量仍沒有達到更換配比前的要求。對自產精粉和外購精粉的比表面積進行測試，外購礦粉比表面積約800 cm2／g，自產精粉的比表面積接近1 100 cm2／g，兩種礦粉比表面積相差很大。分析認為，隨著自產精粉比例提高，礦粉的粒度整體變細，但更加趨于均勻，生球內部的粒度嵌布不緊密，生球強度下降，從而導致了成品球強度下降。
2．7 職工操作不規范
職工在操作過程中，缺乏統一指導，造成球團礦質量波動。配料變料次數多，烘干機尾部溫度調整隨意、造球水分不統一，皂土配比變化大。由于經常停產、開爐，職工的心里產生了懈怠情緒，對生產操作有所放松，管理上又沒有跟上，這也是導致職工操作不規范的重要原因。
3 應對措施
— — 優化工藝參數。提高焙燒溫度。按“九百五氧化，一千二長大，一千一不下，一千三不跨” 的原則控制焙燒帶的溫度，考慮儀表參數的偏差，將燃燒室和焙燒帶的溫度下限提高到1 050℃ ， 中限控制在1 i00℃ ，上限提高到1 I50℃ ，保證溫度足夠。
優化冷卻風和廢氣的匹配。對冷卻風、助燃風進行了重新匹配。要保證焦爐煤氣的配比達到7 以上，使煤氣熱值達到4 000 KJ／m 以上。限定燃燒室壓力上限值，2×8 m 和10 m 豎爐的壓力上限分別不超過18 KPa和2OKPa。按廢氣量優先于冷卻風的原則進行風量調節，對3座豎爐分別確定了助燃風量下限，2×8 m 和10 m 豎爐的助燃風量下限分別為11 000 m。／h和19 000 m。／h， 當助燃風量達到下限時， 必須減冷風以保證助燃風量。通過調整，燃燒室、焙燒帶溫度上升5O～ 100。C，爐口溫度從200℃ 以上下降到約130 C，降低生球進入爐口時溫度升高過快引起的爆裂。
— — 完善設備安裝工藝。對精礦粉來料進行處理。在礦粉人強混前，增設了輥式雜物篩，將雜物篩出，使強混的作業率得到提高，保證強混的功能。
改進齒輥的結構。通過借鑒燒結機用單齒輥的結構形式，對整體式齒輥進行改進，新設計的齒輥體套在六方軸上，六方軸帶動齒輥做360度旋轉，齒輥體不冷卻，六方軸冷卻，這樣就降低水冷六方軸的溫度，也降低了溫度引起的熱震。這項工作已經設計完成，在采購備件時實施。優化大水梁安裝工藝。大水梁在施工時，一端與爐墻固定，另一端不固定，采用填料將水梁與爐墻之間填實。在3月初更換大水梁投入使用后，我們觀察到自由端在停開爐時確實有一定的位移，說明預留自由端能夠吸取大水梁在冷熱交替過程中產生的收縮與膨脹，應力得到有效釋放。
改變導風墻砌筑工藝。為了兼顧導風墻與爐墻的過大間隙與限制導風墻膨脹自由的矛盾，通過計算，在導風墻兩端與爐墻之間預留24 ITln3．的膨脹間隙，其余間隙用低收縮澆注料澆注，將導風墻端部的自由膨脹固定在24 tnITl范圍之內。處理燃燒室漏火。針對燃燒室漏火問題進行分析討論，確定處理方案為先將燃燒室鋼殼、保溫磚拆后，找到漏火的孔隙，用高溫膠泥對每條縫進行多次人工灌縫，直到灌滿為止，然后用莫萊石澆注料澆注、搗實，鋪 石棉氈，焊好鋼甲。確立了兩個處理過程中的關鍵點， 一是高溫膠泥灌縫和澆注，二是鋼甲的氣密性，安排專人跟蹤檢查。
— — 強化管理，統一操作。規定了每班變料次數不超兩次、緩料次數不超一次，對烘1二機的操作重新嚴肅了工藝紀律，統一溫度和水分，皂土配比設定一定的權限，杜絕隨意調整。加強管理，強化考核，提高職工的責任心。
— — 妥善安排生產。合理安排人造富礦的生產組織，減少豎爐的停開次數，保證豎爐能在較長時間內平穩運行?；謴蜕a前，做好前期的烘爐準備，保證燃燒室蓄熱充分，認真進行烘爐、循環爐料， 在燃燒室、焙燒帶溫度達到工藝標準后上生產，在恢復生產后的前兩天，嚴格控制生產節奏，保證燃燒室砌體在充分膨脹且穩定后再滿負荷生產。
4 取得的效果
4 .1 球團礦質量改善情況對比
從表2可看出，在措施全部采取后，豎爐球團礦的指標全部合格，球團礦表面裂紋基本消失，達到了高爐對球衣團礦的質量要求。
4. 2 爐體及附屬設施
— — 水梁在停開爐過程中， 自由端能夠自由伸縮，前發現，水梁工作狀態良好。
— — 4月底停產期間，通過人工下到爐內檢查導風墻，發現導風墻的底部兩端仍有15mm 的裂縫。
一一5月初恢復生產后，燃燒室沒有發生漏火現象。
5 存在問題及改進措施
— — 導風墻受熱脹冷縮后受力后仍然產生了裂縫，和預期設想存在一定的偏差，還需要對導風墻磚和砌筑方法加以改進。
— — 在恢復生產過程中，熟球循環爐料的過程中， 山于熟球存在一定的粉末，進入爐內后對下料造成一定的影響，擬在熟球上料系統安裝振動篩一臺，將粉末篩除。
— — 工人的操作還需要進一步加強。