王洪峰
（山東鋼鐵集團股份有限公司萊蕪分公司煉鐵廠， 山東 濟南 271104）
摘 要：為實現高爐高質量冶煉，對高爐煉鐵工藝和設備維護措施進行深入探究，闡述高爐煉鐵的工藝設備組成，總結其操作制度和自動化技術，經實踐證明，該煉鐵工藝及技術經濟指標良好，可以提高生產效率，降低作業成本。
關鍵詞：高爐煉鐵 設備維護 工藝分析 工藝設備
高爐煉鐵是鋼鐵生產中的重要環節。現使用的煉鐵技術為：在高溫下，碳在爐內上升過程中與空氣中的氧發生化學反應，此過程可以除去鐵礦石中的氧（并生成一氧化碳），鐵礦石在還原之后得到鐵，產生的煤氣從爐頂導出，煉出的鐵水從鐵口放出。該種爐煉鐵技術經濟指標良好，并且具有能耗低、生產量大的優勢。
1 高爐煉鐵工藝分析
1.1 工藝設備
1.1.1 高爐
高爐橫斷面為圓形，爐本體較為復雜，自上而下分為爐喉、爐身、爐腰、爐腹、爐缸五部分[1]。具體組成結構如圖 1 所示。
高爐殼內砌耐火磚內襯，在使用過程中，從爐頂裝入鐵礦石、石灰石、焦炭，高爐除塵器主要吸收煤氣中所含灰塵，重力除塵器可以吸收粗粒灰塵（＞60~90 μm），洗氣機主要吸收細粒灰塵。其次，高爐鼓風機可直接提供治煉過程中所需的氧氣，是最重要的動力設備，能夠保證一定碳的燃燒，單位爐容量一般為 2.1~2.5 m3 /min。
1.1.2 高爐熱風爐
該種裝置是一種蓄熱式換熱器，風溫最高可達1 450~1 550 ℃，技術人員可以通過優化熱風爐及送風管道結構來提高風溫，也可以通過改善熱風爐操作方法來延長熱風爐壽命。
1.1.3 高爐冷卻裝置
該裝置可以延長磚襯壽命，高爐爐襯內部溫度高達 1 550 ℃，為了保證爐襯內的熱量傳遞，可以利用高爐冷卻裝置使爐渣冷凝成保護性渣皮。
1.2 操作制度
在爐前操作中，技術人員應該利用專用設備和各種工具（泥炮、堵渣機等），按規定的時間分別打開渣、鐵口，放出渣、鐵，經渣鐵溝分別流入渣、鐵罐內，以此完成爐前專用設備的維護工作。在生產過程中，高爐煉鐵以精料為基礎，并且要求燒結礦轉鼓強度≥71%~78%，如果是大高爐，焦炭轉鼓強度 M40≥78%~86%。依據《高爐煉鐵工藝設計規范》，維持燒結礦堿度在 1.8~2.0[2]。焦炭在爐缸的空間有 40%，送風、裝料、造渣、熱制度要穩定；在還原、熔化、造渣過程中應該調整好高爐內煤氣分布；在脫硫、滲碳、渣鐵分離過程中應該始終保持爐缸熱量充沛，還要及時觀看煤氣燃燒顏色，通過爐頂攝像和休風時觀察爐頂布料，判斷高爐運行狀態，優化冶煉強度的選擇，提高富氧率和爐頂壓力。
1.3 自動化技術
以寶鋼 4 號高爐為首的大型高爐正在進行批量化生產，在自動化技術不斷更新和成熟的現實背景下，重新制定新的減排政策，設計出合理的節能減排措施，優化基礎自動化控制系統，對儀表盤數據進行自動調節，可以實現爐內狀況檢測、風口及冷卻壁等漏水檢測、熱風溫度檢測、渣鐵狀態檢測、焦炭水分檢測、上料設備順序控制、熱風爐換爐自動控制等，直接推進我國鋼鐵工業生產向 TRT 自動化控制發展，最終完成高質量冶煉過程。
2 高爐煉鐵設備維護
2.1 設備點檢和維護
為了防止高爐煉鐵設備在運行中發生故障，出現煉鐵問題，檢修工作人員應該提升生產質量，積極開展設備點檢和維護作業，制定點檢作業規劃，確保點檢活動能夠順利開展，防止點檢路徑過長，并合理安排點檢內容，對關鍵性設備實施經常性定期監管，尤其應該優化煤氣回收系統的運行管控，做好料閘閥、料流閥、下密封閥的數據記錄。在當前高爐煉鐵設備維護過程中，仍然有很多一線人員對設備的維護和管理不夠重視，甚至出現設備達不到煉鐵要求的情況，還有部分技術人員不能按規定標準流程執行備點檢、維護等工作。
因此，在對高爐煉鐵設備維護的過程中，應該做好機械設備的日常保養，比如在無料鐘爐頂設備的維護中，技術人員應該嚴格執行潤滑五定標準，確保無跑、冒、滴、漏現象，檢查料罐襯板的磨損情況，及時清理粘灰，下密封閥膠圈壓下量始終保持 2~3 mm為宜；而對于高爐鼓風機設備，應該檢查風機、電機有無漏油現象，檢查風門開度是否與儀表相符，注意電機電流變化，分析電機內部軸瓦有無異響，發現存在問題時及時查明原因，根據風量情況調整電機電流，檢查各軸瓦的潤滑回路是否正常，以此來保證高爐煉鐵設備可以正常使用。
2.2 設備修復和利廢
要想使高爐煉鐵設備的作用得到充分發揮，應該對維護完成的設備做好跟蹤記錄[3]。對于無法維修的陳舊設備，應該做好及時更新，保證各項指標滿足生產要求。以煉鐵高爐鐵口框燒穿的修復為例，由于高爐鐵口框長期受高溫高壓的作用，高溫的鐵水會由燒穿部位噴濺流出，容易引發鐵口被高溫燒穿問題，危險性很大，因此，此時技術人員應該制作新鐵口框和澆筑芯子，根據實際的鐵口框寬度，剔除耐熱陶瓷鐵口組合磚，在新鐵口框的上端切割出澆筑口，按照鐵水通道的角度，焊接新鐵口框與爐皮，對鐵口以下爐殼進行重新壓力灌漿，完成后封堵鐵口澆筑料入口，之后對澆注料進行烘干。在冷卻壁修復過程中，如果燒損不嚴重，只進行簡單堆焊對其修復即可，之后貼焊新爐皮，新爐皮與鐵口框本體要求焊縫飽滿，最終完成整個修復過程。同時，技術人員和管理者應在以后工作中做好設備的設計改進，確定鐵口中心與鐵口框側板距離大于 320 mm 以上為宜，以防止焊縫開裂。按照預防為先的基本原則，重視作業人員的思想教育，防止安全問題反復出現，從而始終保持上料設備的正常運轉狀態，做好設備作業和故障記錄，確定每次修理、保養、更新的作業范圍和工作量，從而更好地對設備進行優化和改造。
2.3 提升技術人員水平
相關部門和管理者應該積極開展維護人員對設備維護的知識培訓，以提升煉鐵設備維護質量。維護人員要具備一定的責任心，在安裝、維修、調試過程中積極吸取國內外先進經驗，明確自身職責，做好事前管理、事中維護和事后維修，加強對高爐煉鐵設備生產的管控，按照嚴格的定期檢修周期，構建高爐煉鐵設備生產運行檔案，通過精細化管理手段，提升設備正常運行的壽命。此外，技術人員應該落實好設備日常點檢和維護，對生產情況展開全面檢查，必要時可以使用高爐煉鐵工藝節能減排新技術，注重新型能源的開發利用，實現高爐在煉鐵工藝方面的創新，最大限度減少能源浪費。
同時還需讓每位員工牢固樹立安全第一思想，精心設計修復方案，尤其是針對薄弱環節，要及時采取預防措施，最終實現作業安全管理標準化。在事后管理中，應該利用抽查式監督和定時監督方法，做好安全交底工作，掌握好現代化維修技術，按照最新的科學理論指導，做到預防與治理相結合，端正技術人員的工作心態，做到全監督、全覆蓋。
3 結語
高爐煉鐵的爐本體較為復雜，并且在冶煉過程中高爐設備比較密集，因此一線工作者和技術人員應該對生產情況展開全面體檢，提升煉鐵設備維護質量，充分利用自動化技術，推進我國鋼鐵工業生產向 TRT 自動化控制發展，始終保持上料設備的正常運轉狀態，做好設備作業和故障記錄，并嚴格按照規定對設備進行定期檢修，做到預防與治理相結合，確保高爐煉鐵設備可以正常使用最終實現作業安全管理標準化。
參考文獻
[1] 張智峰，劉小杰，李欣，等.大數據與工業 4.0 時代下高爐煉鐵流程智能化發展現狀與展望[J].冶金自動化，2021，45（6）：8-16.
[2] 趙國磊，孫劉恒，高成云.面向信息物理系統架構的高爐煉鐵系統智能化設計[J].冶金自動化，2021，45（3）：11-18.
[3] 陳偉，武鵬飛，王寶祥，等.燒結 - 高爐煉鐵全過程爐料結構智能優化系統[J].燒結球團，2020，45（5）：8-13；24.