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华西科技在首钢长钢8号高炉湿法喷补快速恢复实践
曹锋 杨军昌（首钢长治钢铁有限公司）
作者：曹锋，北京科技大学钢铁冶金专业毕业，大学本科，工程师，长钢炼铁厂厂长助理，从事炼铁高炉长寿的研究，参与首钢多项重大科研项目攻关，在炼铁行业期刊发表数十篇学术论文。
摘要：本文是华西科技对首钢长钢8号高炉采用打水空料线停炉法对无冷区进行热态喷补造衬以及复风过程进行总结，整个过程实现安全、顺利、快速、经济的目标。通过喷补造衬，高炉上部炉型近似于合理操作炉型，煤气流分布趋于合理，为高炉长期稳定顺行优化技术经济指标创造了条件。
关键词：降料面 停风 喷补造衬 复风
1.概述
首钢长钢8号高炉有效容积1080m3，2012年4月18日大修开产，至今已安全生产6年多。高炉炉身上部无冷区段温度（高度2540mm）从2015年8月份开始呈上升趋势，西南和正东方向炉皮温度150℃左右，无冷区内部耐材大面积侵蚀，高炉煤气分布影响较高，指标优化受限。针对目前现状，为确保高炉安全稳定生产，2018年11月23日采用打水空料线法，将料面降至指定位置，对炉身上部炉墙进行喷补造衬。休风37小时后，24日开风，26日炉况恢复正常，历时36小时，实现了安全快速降料面，顺利开炉、快速达产的目标。
2.停风
2.1停风前的准备；炉顶备1吨废旧皮带轮，30袋焦炭，20袋水渣，风口平台四角各备打水软管1根（长度约15m）；J1皮带侧备水渣15t，铲车一台。
2.2停风前炉况操作；
⑴降料面前两天保证炉况稳定顺行，炉缸工作活跃。保持物理温度1480—1500℃，[Si]=0.4—0.6%，炉渣碱度R=1.05—1.15倍。提前一天降低生矿比例至5%，停高钛矿，适当降低煤比。
⑵停风料单。根据喷补位置，计划空料线空间500m³，为确保休风后净焦到达炉腹部位，制定如下休风料单，采取单环布料，布料角度25°。具体停风料情况如表1所示。
表1 停风料单
注：休风料单中的炉料配比为：机烧：球团：高硅块矿
2.3降料面操作
本次降料面从22日22：00时开始至23日04：30时休风，共历时6小时30分钟。停风后实际观察，料面刚好露出第九段冷却壁的凸台上沿，实际测料面深度12m。整个降料面过程压量关系适宜，未出现明显爆震，未出现管道行程。
2.1炉顶温度控制
本次降料面采用，下停风料、炉顶打水、减风相结合的方式控制炉顶温度，尽量减少向炉内的打水量[1]；整个过程综合考虑料线、风量、风温、打水量、炉顶设备承受能力等来控制顶温在400℃左右。降料面期间炉顶温度变化如图1所示。
图1炉顶温度变化趋势图
炉顶煤气成分控制
整个降料面过程中，每小时分析一次炉顶煤气成分，重点对H2和O2含量进行监控，确认炉顶煤气中H2控制在6%以内，O2含量控制在1%以内。煤气成分如表2：
表2降料面过程中炉顶煤气成分控制表
2.3风量、风压控制
降料面过程中风量、风压的控制要兼顾多个方面，既要防止因风量过大造成管道行程又要不影响降料面进程，同时还要稳定煤气流，避免出现顶压冒尖现象[2]，还要控制炉顶温度，还要根据耗风量计算料面深度。本次降料面过程中，累计消耗风量81wm3。整个过程中未发生顶压冒尖、悬料、管道行程，未发生爆震事故。降料面期间风量、风压、顶压变化情况如图2所示。
图
2降料面期间风量、风压、顶压变化情况
2.3停风小结
⑴整个停风降料面过程安全平稳，未发生顶压冒尖、悬料、管道行程，未发生爆震事故，炉顶煤气成分在要求控制范围。
⑵雷达料线故障，机械料线调整不到位，降料面过程中以体积预算、风量消耗经验判断为主，没有直接的数据显示。致使实际料面位置比预计位置降低1.5m。由于实际料面位置比预计深，休风料在炉内的实际位置比预计位置低。预计降料面深度10.5m，空间体积500m3，累计消耗风量78wm3，实际将料面深度12.0m，空间体积600m3，消耗风量81wm3.停风料位置变化，对高炉开风后的复风造成一定影响。
3.喷补
3.1喷补前炉型
在高炉停风，考虑到料面较深，炉顶人孔少，短期内炉内煤气量较大，休风后先倒流2小时，炉顶保持通氮气，再进行炉顶点火。炉顶点火后，对炉内观察发现，整个无冷区圆周方向均有不同程度的侵蚀，侵蚀深度200-300mm，其中正东方向侵蚀最严重，局部有长约1200mm，高约500mm的深坑。
3.2喷补操作
本次喷补由河南华西科技集团负责采用遥控热态湿法喷涂工艺。喷补前对需喷补部位炉墙进行高压水冲洗，喷涂3小时后，向炉内扔30袋焦炭，防止反弹料结实，喷补结束后，向炉内扔皮带轮、托辊约1t，防止喷补反弹料结壳。整个喷补过程用时约6小时，共用喷补料70t。目测反弹料约有2-3t,反弹率约在5%以下。喷补结束后高炉处于自然烘炉状态。
3.3喷补小结
⑴喷补前预测炉墙侵蚀情况以均匀300mm厚度计算，考虑到无冷区恢复后要同下方平滑过渡所需，以及反弹料的影响，在计算时乘以1.5的系数，计算消耗为70t。实际喷涂时，当所有坑洞补起后，正好将无冷区下方和上方过渡找平。计划值与操作值基本一致。⑵炉顶点火后，按计划应在炉顶布水渣15t，水渣厚度100-150mm，降低炉顶温度。但实际上由于炉顶布料溜槽不能动作，仅在25°角东北方向溜槽停止的位置，下进去约1t水渣，把提前存放在炉顶的20袋水渣撒进炉内。没有按计划布水渣将炉顶温度，只能自然通风冷却，致使喷涂时间延后2小时。
4．复风
高炉于24日17：28时开风，使用12个风口送风，开始恢复炉况。至26日07：30时，通过大家共同努力，历时36小时58分钟后，高炉炉况恢复正常。
4.1复风料安排
复风料的制定，要保证有足够的热量和良好的炉渣流动性，料单1和2中含硅量按2.5%，炉渣碱度按1.0设定。高炉复风前，装料体积约100m3，后高炉开风，实施带风装料，具体装炉料料单如下表。
表3装炉料料单
注：复风料单中的炉料配比为：机烧：球团：高硅矿
4.2复风操作
经确认到位后，高炉堵6#、7#、8#、9#、10#、11#、12#、13#共8个风口，使用余下12个风口送风，送风面积为0.1329m2，风量1000m3/min，风压98kpa，风温700℃，顶温30℃，标准风速125m/s。由于高炉不接受风量，风量逐渐减小，风压逐渐上升，料尺不动。20：15时放风坐料，回风后，风量950m³/min，风压84kpa，仍然表现为憋风，料尺仍然不动，21：56时再次坐料，本次坐料效果较好，高炉进风平稳，23：56时引煤气，炉况开始逐步恢复。25日06：20时捅开6#风口，使用风量1700m3/min；07：50时捅开7#风口，使用风量1800m3/min；11：00时捅开13#风口，使用风量2000m3/min；14：30时开始富氧、喷煤；16：10时捅开12#风口，使用风量2000m3/min；18:35时使用南铁口出渣铁，开铁口后发现南铁口上方的14#风口漏水，连续使用南场再出一炉铁后，于22:00-23:50时休风更换，休风过程中捅开8#风口。开风后继续恢复炉况，26日05：05时捅开9#风口，使用风量2500m3/min；08：05时捅开10#风口，使用风量2900m3/min；至此，高炉恢复正常生产状态。
4.3炉前出铁
开风前预先用捣打料将北场贮铁式大壕变为干式大壕，用氧气管将北铁口烧透，前端约500mm用有水炮泥堵口，后端用低强度炮泥堵好，以便于复风后能够及时打开铁口。
开风后出铁前期渣铁分离差不过撇渣器，改走红渣场，第5次出铁渣铁分离较好，过撇渣器。之后增加开铁口次数，活跃铁口部位炉缸，待南铁口上方的风口捅开后，南场铁口投入使用，具体出铁情况见下表。
表4炉前出铁出渣情况统计表
4.4小结注：加萤石稀释反弹料达到炉缸后，出现高硫生铁，铸铁处理。
本次恢复过程顺利、快速主要得益于：1.反弹料处理得当；⑴本次喷补采用湿发喷补，有效控制反弹料比例，实际目测反弹料量非常少。⑵喷涂前在料面加水渣，当反弹料落到料面上后会形成硬壳，在喷涂过程中在反弹料落点处加入焦炭，喷涂结束后扔入的废钢（托辊）和随后的装料会将反弹料层轧变形，即可破坏反弹料层形成的硬壳，减少对煤气的阻碍。⑶加水渣和萤石对反弹料进行溶解。喷涂料中Al2O3高达55%，必然会对炉渣产生影响，所以覆盖料选择使用水渣，另集中加萤石3t，以稀释Al2O3，改善流动性，及时排出炉外。2.开炉料设定合理；本次开炉料选择机烧+球团的固定比例，配加适量的硅石和萤石，炉渣碱度按R2=0.9-1.05倍控制，保证炉渣良好的流动性。充分考虑喷补反弹料和料线较深的影响，开炉初期负荷控制在2.1，保证了炉内足够充沛的热量。3.炉前出渣出铁组织得力。炉前出铁组织，从人员安排，出铁节奏控制，都进行了细化，满足高炉需求，安全及时打开铁口排放渣铁。
5. 喷补效果
此次重点对无冷却区及以下十二段、十一段位置进行喷补，无冷区圆周方向喷涂厚度均匀，表面基本平滑。高炉复风后测量无冷区炉壳温度，基本维持在40-50℃，较喷补前120-150℃，炉壳温度下降明显，取消炉壳外部打水。高炉喷涂后，上部炉型近似于新开炉炉型，煤气三次分布趋于合理，高炉边缘气流容易控制，中心气流稳定。补前后的对比图如下图3所示易控制，中心气流稳定。
喷注前
喷注后
6.结束语
空料线降料面喷涂造衬，目前国内多数操作都将料面降到风口水平，长钢8号高炉将料面降至炉身中下部，喷涂后炉型趋于圆滑规整，炉况顺行，煤气流分布合理，延长了高炉使用寿命，效益明显。
华西科技在喷补方案上计划周全，立足现状、考虑充分，过程要把握原则，动态调控，有助于实现安全顺利降料面停风、喷补、复风。充足的热量，及时排出炉内凉温渣铁和良好的流动性是快速恢复的关键。
参考文献：
[1]张贺顺．首钢2号高炉空料线降料面实践[J]．炼铁，2007，（3）：16-18．
[2]周传典．高炉炼铁生产技术手册[M]．北京：冶金工业出版社，2003，449．
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发布时间：2020年3月6日
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