劉 鵬，王志堂，高廣靜，陳 軍，羅順安，劉 響

(馬鋼股份公司煉鐵總廠 安徽馬鞍山 243000)

摘 要: 馬鋼 4 號(hào)爐在進(jìn)行提產(chǎn)攻關(guān)的過(guò)程中，出現(xiàn)了局部爐墻結(jié)厚的現(xiàn)象，對(duì)此次結(jié)厚的原因進(jìn)行分析，并通過(guò)采取疏導(dǎo)邊緣氣流、適當(dāng)降低冶強(qiáng)、熱洗爐等措施，快速的消除了此次爐墻局部結(jié)厚。

關(guān)鍵詞: 高爐; 爐墻結(jié)厚; 快速處理

馬鋼 4 號(hào)高爐( 3200 m³ ) 自 2016 年 9 月開(kāi)爐投產(chǎn)以來(lái)，一直處于爐況順行的狀態(tài)，且指標(biāo)處于相對(duì)較好水平。2021 年 5 月，4 號(hào)爐在進(jìn)行提產(chǎn)攻關(guān)的過(guò)程中，隨著冶強(qiáng)的逐步提升，高爐中上部壁體溫度下行，冷卻壁水溫差降低，出現(xiàn)了局部爐墻結(jié)厚的現(xiàn)象。爐墻發(fā)生局部結(jié)厚，影響結(jié)厚側(cè)的爐料下降，進(jìn)而破壞了正常爐型下的煤氣流分布，對(duì)高爐的產(chǎn)量和指標(biāo)都產(chǎn)生了不利影響。攻關(guān)小組根據(jù)現(xiàn)狀，認(rèn)真分析，采取多項(xiàng)措施，順利在高冶強(qiáng)下解決了爐墻局部渣皮結(jié)厚的問(wèn)題。

1 爐墻局部結(jié)厚形成

2021 年 5 月下旬 26 日開(kāi)始，邊緣墻體中上部8－11 段( 23．395 m－29．38 m) 冷卻壁溫度下行較多，10 層壁體溫度由平均 110 ℃ 下降至 80 ℃ 左右，局部溫度低于 60 ℃。且各溫度點(diǎn)波動(dòng)逐步減緩，逐漸呈現(xiàn)“呆滯”狀態(tài)，同時(shí)該段水溫差和熱負(fù)荷也在走低，水溫差由 7．0 ℃ 降至 4．4 ℃。壁體中上部 8－11 段出現(xiàn)局部結(jié)厚現(xiàn)象( 如下圖 1 所示) 。

2 爐墻局部結(jié)厚原因分析

本次邊緣墻體局部結(jié)厚經(jīng)過(guò)分析認(rèn)為主要是邊緣氣流走弱導(dǎo)致，邊緣氣流走弱的原因主要有以下幾點(diǎn):

2．1 原燃料質(zhì)量波動(dòng)

( 1) 焦炭質(zhì)量下滑。

原燃料的質(zhì)量是影響高爐順行的重要因素之一。精料六要素中的“穩(wěn)”，不僅是指入爐原燃料的化學(xué)成分穩(wěn)定，更要求入料原料的冶金性能、爐料結(jié)構(gòu)、入爐比例、爐頂分布等保持相對(duì)穩(wěn)定。焦炭作為高爐料柱骨架，更是精料中的重點(diǎn)。在一定程度上提高和穩(wěn)定焦炭質(zhì)量、保持焦炭結(jié)構(gòu)、焦炭成分、反應(yīng)性和反應(yīng)后強(qiáng)度等指標(biāo)的長(zhǎng)期穩(wěn)定，可以避免爐況出現(xiàn)較大的波動(dòng)。^［1］ 由于馬鋼內(nèi)部自產(chǎn)焦產(chǎn)量不能滿足生產(chǎn)，4 號(hào)高爐一直配用一定比例的外購(gòu)焦。外購(gòu)焦質(zhì)量相對(duì)自產(chǎn)焦來(lái)說(shuō)質(zhì)量不穩(wěn)定，進(jìn)入 5 月份以來(lái)，外購(gòu)焦質(zhì)量持續(xù)下降，灰分和硫分上升，冷態(tài)性能則呈下降趨勢(shì)。5 月 14 日之后 4 號(hào)爐外購(gòu)焦比例上調(diào)至 100%水平( 如圖 2—圖 4 所示) ，進(jìn)一步加大了外購(gòu)焦質(zhì)量下降對(duì)爐內(nèi)料柱透氣性的影響。

( 2) 焦丁比大幅下行

合理使用焦丁具有增產(chǎn)節(jié)焦，改善透氣性的效果。焦丁與礦石混裝入爐，在塊狀帶，焦丁可以直接增加礦石層內(nèi)部礦料的間隙，在軟熔帶，隨著礦石的融化，礦石層的空隙被填滿，透氣性迅速下降，此時(shí)增加焦丁就會(huì)起到“焦窗”的作用，所以礦石中混裝焦丁，可以使礦石層的透氣性得到有效改善。相關(guān)文獻(xiàn)表明，一定條件下，爐內(nèi)壓差會(huì)隨著焦丁比的增加而下降^［2］。在日常操作中，我們也發(fā)現(xiàn)，在其余參數(shù)相同的條件下，焦丁比與壓差的對(duì)應(yīng)關(guān)系是比較密切的。如圖 5 所示，是 2020 年 8 月1 日至 9 月 5 日，焦丁比與壓差的對(duì)應(yīng)趨勢(shì)圖。

焦丁比要引起足夠重視，槽下返焦量的多少，在一定程度上也反應(yīng)了入爐焦炭的質(zhì)量的變化。當(dāng)槽下焦丁量減少時(shí)，通常也意味著焦炭的性能發(fā)生了改變。4 號(hào)爐入爐的焦丁通過(guò)料條的調(diào)整，會(huì)分布在靠近邊緣的位置，起到了疏松邊緣的效果。 5 月整體焦丁比下降較多，5 日－26 日平均焦丁比34 kg /t，較前期 4 月份平均焦丁比 40 kg /t 下降 6kg /t，其中 20 日－23 日，焦丁比持續(xù)下行至 31 kg /t ( 如圖 6 所示) ，焦丁比的大幅下降，導(dǎo)致邊緣氣流在前期就有一定程度弱化。21 日開(kāi)始邊緣 10 層溫度就開(kāi)始有明顯下降趨勢(shì)。

3) 高爐熟料率波動(dòng)大

4 號(hào)高爐所用的熟料為自產(chǎn)燒結(jié)機(jī)礦和自產(chǎn)球團(tuán)礦，生料為進(jìn)口澳洲塊礦和海南塊礦。塊礦作為生料，其高溫冶金性能要比燒結(jié)礦、球團(tuán)等熟料的冶金性能更差。由表 1 可知，澳礦的軟化溫度、熔化溫度以及軟熔區(qū)間均比燒結(jié)礦低很多，澳礦入爐比例增加，則勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致高爐軟熔帶的位置上移且整體厚度增加，而軟熔帶是整個(gè)爐內(nèi)壓差的最大貢獻(xiàn)部位，后果就是爐內(nèi)壓差升高，高爐透氣性變差^［3］。

馬鋼的澳洲塊礦從港原到送經(jīng)高爐使用會(huì)經(jīng)過(guò)一道烘干程序，但遇到雨季或者高爐澳礦需求量大，烘干不及時(shí)，會(huì)導(dǎo)致大量粉末粘結(jié)在塊礦上，且在槽下造成篩板糊死，無(wú)法篩分，粉末直接帶入高爐。另一方面，塊礦作為生料，入爐后會(huì)因碳酸鹽及結(jié)晶水的分解而在高爐上部爆裂^［3］，導(dǎo)致粒度減小，粉末增多，直接影響高爐上部的透氣性。根據(jù)以往操作經(jīng)驗(yàn)，在其余參數(shù)相同的條件下，壓差與熟料率呈現(xiàn)反比的線性關(guān)系( 如圖 7 所示) 。當(dāng)熟料率低于 85%時(shí)，爐況穩(wěn)定性有所下降; 當(dāng)熟料率低于 82%時(shí)，爐況波動(dòng)會(huì)增大，壓差升高明顯，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)甚至導(dǎo)致風(fēng)量萎縮。

5 月高爐熟料率波動(dòng)大，整體呈下降趨勢(shì)。19日后熟料率直線下降，最低 26 日下降至 81．39%。熟料率下降，入爐生礦的比例上升，進(jìn)一步壓制了邊緣氣流。( 如圖 8 所示)

2．2 邊緣負(fù)荷過(guò)重

4 號(hào)爐一直采取“中心加焦”的布料模式，以中心氣流為主，邊緣氣流為輔。布料角度相對(duì)偏大，中心漏斗大，邊緣礦石層較厚。5 月份 4 號(hào)爐持續(xù)維持高冶強(qiáng)、高負(fù)荷的狀態(tài)。5 月 1 日－25 日平均負(fù)荷為 4．77，平均日產(chǎn)量 8866 t /d，日均利用系數(shù)2．77 t /m³ ·d。在高冶強(qiáng)和高負(fù)荷的生產(chǎn)條件下，邊緣負(fù)荷甚至超過(guò)了 7．0 t /m³ ·d。結(jié)合圖 1 可以看出，由于邊緣負(fù)荷過(guò)重，致使邊緣墻體溫度已經(jīng)處于相對(duì)較低水平，加之原燃料劣化的影響，促使高爐爐墻結(jié)厚。

2．3 設(shè)備等外圍因素影響

5 月中下旬外圍影響因素較多多次慢風(fēng)、虧料。5 月 19 日爐前拉風(fēng)堵口一次，5 月 22 日 18: 10 虧料，料線最深 2．3 /2．24 m; 5 月 25 日 19: 27 上密打不開(kāi)，無(wú)法上料，控風(fēng)至 5700 m³ /min，控氧至19000 m³ /h，虧料線最深至 3．2 m。低料線破壞了爐料在爐內(nèi)的正常分布，導(dǎo)致煤氣流分布與爐料下降的失常，惡化了爐料透氣性，促進(jìn)了邊緣結(jié)厚的形成。

3 爐墻局部結(jié)厚處理措施

結(jié)合前期對(duì)爐墻溫度及水溫差的判斷，結(jié)厚部位應(yīng)當(dāng)在爐體中上部的位置; 針對(duì)爐墻結(jié)厚的不同情況，通常有降料面直接爆破、布料制度調(diào)整、退冶強(qiáng)甚至全焦冶煉、堵風(fēng)口控制風(fēng)速和動(dòng)能、熱酸洗等多種措施^［4］。爐內(nèi)結(jié)合現(xiàn)狀采取降低冶強(qiáng)、適當(dāng)發(fā)展邊緣的方式，依靠熱洗、熱煤氣流的強(qiáng)烈沖刷來(lái)處理結(jié)厚部位。

3．1 適當(dāng)降低冶強(qiáng)

退守負(fù)荷、降低冶強(qiáng)、階段性加輕料改善料柱透氣性，緩解壓差，保證冷風(fēng)量的使用。27 日退負(fù)荷至 4．7，28 日后全焦負(fù)荷維持 4．6 水平。

3．2 上部制度的調(diào)整

進(jìn)行料制調(diào)整疏導(dǎo)邊緣氣流。爐頂布料決定著爐料的分布和中上部煤氣流走向。27 日 9 檔焦炭增加一圈，29 日 7 檔礦石減少一圈，結(jié)厚部位墻體熱負(fù)荷下行趨勢(shì)得到了抑制。30 日繼續(xù)開(kāi)放邊緣，調(diào)料制 8 檔礦石繼續(xù)減少 1 圈，同時(shí)停用小粒燒。視十字測(cè)溫溫度情況和墻體溫度變化情況，階段性設(shè)定料線1．3 m/1．4 m( 正常狀態(tài)1．4 m/1．5 m) ，短時(shí)間緩解邊緣氣流。調(diào)整后 8—11 段“呆滯”的墻體有部分粘結(jié)物脫落，局部溫度迅速回升。

3．3 熱洗

爐溫上限控制，提高爐溫進(jìn)行熱洗爐，控制鐵水硅不小于 0．4%，減少爐溫波動(dòng)并適當(dāng)調(diào)低堿度，改善爐渣的流動(dòng)性。一方面可適當(dāng)控制料速，另外可保證充足的爐缸熱量，及時(shí)補(bǔ)償結(jié)厚區(qū)域掉落吸收的熱量。

3．4 加強(qiáng)爐前鐵口維護(hù)及日常操作管理

爐前鐵口維護(hù)變差，經(jīng)過(guò)分析，主要與廠家炮泥調(diào)整導(dǎo)致，通過(guò)積極與廠家溝通，爐前改變操作手法，調(diào)整炮泥適應(yīng)爐缸，出鐵穩(wěn)定性很快得到改善。日常操作也要加強(qiáng)管理，避免人為操作導(dǎo)致的低料線事件的發(fā)生。因設(shè)備或其它故障出現(xiàn)低料線，在趕料時(shí)應(yīng)適當(dāng)加足輕料并配合料制臨時(shí)調(diào)整，以疏導(dǎo)邊緣氣流。

4 效果

爐內(nèi)通過(guò)增加邊緣焦炭圈數(shù)、邊緣減礦、停小粒燒等措施疏導(dǎo)邊緣氣流，降低冶強(qiáng)退負(fù)荷等措施改善料柱透氣性。配合熱洗至 6 月 6 日墻體溫度開(kāi)始上升，爐型逐步回歸正常，壓量關(guān)系緩解，爐內(nèi)視爐況恢復(fù)逐步增加負(fù)荷至 4．8 水平( 如圖 9 所示) 。

5 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

處理爐墻結(jié)厚應(yīng)以預(yù)防為主。大型高爐多以中心氣流為主，邊緣氣流為輔，這也是爐墻結(jié)厚時(shí)有發(fā)生的原因之一。一旦發(fā)生爐墻結(jié)厚，應(yīng)迅速判斷出結(jié)厚部位，果斷采取相對(duì)應(yīng)的操作制度調(diào)節(jié)。預(yù)防高爐爐墻結(jié)厚，精料是關(guān)鍵。穩(wěn)定原燃料結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)對(duì)入爐原燃料成分、冶金性能的監(jiān)控。出現(xiàn)波動(dòng)，及時(shí)退守，根據(jù)原燃料的實(shí)際情況，退守至合適的冶煉強(qiáng)度，不能片面的追求高產(chǎn)和指標(biāo)。處理爐墻結(jié)厚時(shí)，應(yīng)注意所采取措施的程度，爐況順行是第一位，加強(qiáng)日常操作，減少不必要的減風(fēng)。一定要做到墻體結(jié)厚全部消除時(shí)，才能恢復(fù)爐況，嚴(yán)防反復(fù)。

參 考 文 獻(xiàn)

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［4］ 李仁生，趙仕清，黎均紅，等． 重鋼 2500 m³ 高爐爐墻結(jié)厚的處理及預(yù)防［J］． 煉鐵，2014，033( 005) : 17 －22