高爐爐身結(jié)厚與排鉛變形的調(diào)查與研究

高爐爐身結(jié)厚與排鉛變形的調(diào)查與研究

從2007年第四季度到2008年初，廣鋼的三座高山中都存在不同程度的高體厚和變形位移，尤其是5號(hào)路橋的坍塌和傾斜。它嚴(yán)重破壞了高密度機(jī)器的運(yùn)營(yíng)和安全生產(chǎn)。為此,我們對(duì)煉鐵總廠的高爐生產(chǎn)情況以及高爐本體進(jìn)行了較詳細(xì)的調(diào)查跟蹤和研究。通過(guò)對(duì)高爐生產(chǎn)現(xiàn)狀、結(jié)厚原因、技術(shù)對(duì)策、采取的措施、以及實(shí)施結(jié)果等方面進(jìn)行探討分析,提出了比較有針對(duì)性的改進(jìn)措施,較好地解決了高爐爐身結(jié)厚的問(wèn)題。1高爐的排鉛行為2007年四季度以來(lái),廣鋼三座高爐生產(chǎn)波動(dòng)較大。在5#高爐休風(fēng)檢修時(shí),發(fā)現(xiàn)其爐身結(jié)厚嚴(yán)重,有風(fēng)口變形和位移現(xiàn)象;3#、4#高爐生產(chǎn)相對(duì)較穩(wěn)定,但也發(fā)現(xiàn)有不同程度的爐身結(jié)厚及不同程度的風(fēng)口變形和位移;而且三座高爐均有不同程度的風(fēng)、鐵、渣口滲鉛現(xiàn)象。2007年三座高爐風(fēng)口的中、小套變形位移或燒穿更換情況見(jiàn)表1。2007年第四季度,3#、4#、5#高爐都已分別進(jìn)行了爐底排鉛作業(yè),每座高爐都有8～10t左右的排鉛量。同時(shí),3#、4#高爐冷卻壁破損數(shù)量在增加、漏水情況日趨嚴(yán)重,高爐不得不安裝較多的銅冷卻棒。因高爐冷卻壁漏水嚴(yán)重,3#、4#高爐冷卻壁第四季度共改裝銅冷卻棒72支,占全年高爐改裝銅冷卻棒數(shù)量的52%。經(jīng)過(guò)2008年1月份調(diào)查以及隨后的跟蹤,各高爐具體生產(chǎn)情況如下。1.1由于鍋爐的厚度3#、5#高爐結(jié)厚示意圖分別見(jiàn)圖1和圖2。4#高爐因未降料線觀察,但從水溫差顯示,北面中下部位置也有少許結(jié)厚。1.2風(fēng)口套變形引起的變形3#高爐有8個(gè)風(fēng)口發(fā)生中套位移變形,已被迫全部更換(因小套裝不上)。4#高爐也出現(xiàn)8個(gè)中套變形,已經(jīng)更換,還有一部分風(fēng)口中套有凹陷現(xiàn)象。5#高爐4個(gè)中套位移變形,也已經(jīng)被更換,16個(gè)風(fēng)口都有不同程度的位移變形現(xiàn)象。1.3冷卻壁破損與裝復(fù)3#、4#高爐冷卻壁情況分別見(jiàn)圖3、圖4。3#高爐冷卻壁破損62塊,占其全部冷卻壁的52%,爐腰部分裝了75支銅冷卻棒;4#高爐冷卻壁破損62塊,占其全部冷卻壁的42%,爐腰部分裝了84支銅冷卻棒。1.4排鉛回收技術(shù)2007年12月4日5#高爐排鉛12.5t;2008年1月14日4#高爐排鉛300多千克(因有漏水,排鉛時(shí)鉛冷凝自動(dòng)堵塞孔道,即爐內(nèi)還有未放出的鉛);2008年1月16日3#高爐排鉛10t。1.52007年下半年，三個(gè)高架結(jié)構(gòu)的崩潰2007年下半年三座高爐崩坐料情況見(jiàn)表2。2高爐結(jié)厚與結(jié)瘤的主要原因從高爐結(jié)厚的內(nèi)外因綜合分析來(lái)看,設(shè)備對(duì)3#、4#高爐冷卻壁漏水情況的影響較為嚴(yán)重,但冷卻壁漏水經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的拆單控水或放棄后,并不是結(jié)厚的主要矛盾。所以,我們主要從高爐的技術(shù)工藝層面進(jìn)行研究和探討。從高爐冶煉技術(shù)層面考慮,要充分發(fā)揮高爐良好的生產(chǎn)能力,就要全面抓好高爐的冶煉操作。而高爐冶煉操作的關(guān)鍵是:“上穩(wěn)下活”?！吧戏€(wěn)”就是要求原材料質(zhì)量穩(wěn)定,裝料制度穩(wěn)定,送風(fēng)制度穩(wěn)定;“下活”則要求風(fēng)口區(qū)域活躍,造渣制度合理,爐缸渣鐵流動(dòng)性好,不產(chǎn)生堆積,鐵前工作順暢。從高爐冶煉角度來(lái)看,高爐的裝料制度穩(wěn)定、送風(fēng)制度穩(wěn)定、造渣制度合理、鐵前工作順暢等都可以得到相對(duì)有效的控制,唯獨(dú)原材料質(zhì)量穩(wěn)定是一個(gè)比較大的難題。通過(guò)進(jìn)一步的調(diào)查和分析,我們發(fā)現(xiàn),造成現(xiàn)有高爐爐身結(jié)厚與風(fēng)口變形位移的關(guān)鍵原因在于:①焦炭高溫性能波動(dòng)大,質(zhì)量大幅下滑,使其在爐內(nèi)的粉化比較嚴(yán)重;②燒結(jié)配礦中省內(nèi)礦粉的大量使用以及高爐用省內(nèi)塊礦的大量增加,使有害堿金屬元素K、Na以及Zn、Pb等的富集量較大,超過(guò)煉鐵行業(yè)的一般冶煉原材料有害元素要求,是高爐爐墻結(jié)厚的主要原因之一。具體分析如下:(1)廣鋼現(xiàn)有高爐爐身結(jié)厚與結(jié)瘤的主要原因是原燃料中粉末多或原燃料在爐內(nèi)粉化率高造成爐況不順,反復(fù)崩坐料易形成爐身結(jié)厚與結(jié)瘤。另一種原因就是各種情況造成的低料線時(shí)間過(guò)長(zhǎng),亂料多造成爐況不順,較易形成爐身結(jié)厚與結(jié)瘤。廣鋼近幾年對(duì)高爐槽下篩分是非常重視的,對(duì)焦炭和燒結(jié)礦入爐篩分都采取了很多有效措施,所以高爐入爐原料篩分已經(jīng)不再是主要矛盾。但由于當(dāng)期大量使用外購(gòu)焦炭及本廠焦炭質(zhì)量大幅度下滑(多次出現(xiàn)四組焦),焦炭的高溫性能較差(見(jiàn)表3),致使其在高爐內(nèi)粉化率提高,導(dǎo)致各高爐不斷出現(xiàn)爐況不順、爐缸堆積和燒風(fēng)口等現(xiàn)象。一旦有粘結(jié)物在爐身形成,加上有害堿金屬元素K、Na以及Pb、Zn等在高爐內(nèi)循環(huán)富集量較大時(shí),就自然加速了這種粘結(jié)和結(jié)厚。從表3數(shù)據(jù)中可知,18批次中,合格的焦炭?jī)H為7批。(2)堿金屬元素K、Na以及Pb、Zn等有害金屬元素在高爐內(nèi)部的循環(huán)富集是以蒸汽狀態(tài)上升,形成的低熔點(diǎn)化合物在高爐中上部冷凝或滲入磚墻縫沉積。在爐況不順的情況下,與爐墻粘結(jié)物共同作用,很容易在爐身中上部長(zhǎng)大形成結(jié)厚與結(jié)瘤。當(dāng)爐況順行情況較好時(shí),這些有害金屬元素在高爐中上部冷凝,經(jīng)過(guò)某一段時(shí)間的累積,在一定冷卻強(qiáng)度或正裝比例加大時(shí),也會(huì)逐漸形成粘結(jié)而結(jié)厚。同時(shí),有害元素形成的蒸汽和沉降物又會(huì)鉆縫破壞高爐爐身中下部和風(fēng)口區(qū)域的耐火材料,造成耐火材料體積膨脹,使高爐爐身中下部爐皮的開(kāi)裂破損加劇,風(fēng)口大、中套變形、位移。2007年下半年開(kāi)始,燒結(jié)礦使用的省內(nèi)粉礦比例大幅上升,從9月前的30%調(diào)到10月后的90%。高爐使用省內(nèi)塊礦的比例從9月前的3%提高到9月后的9%。由于省內(nèi)粉礦、省內(nèi)塊礦的有害堿金屬元素K、Na、以及Pb、Zn等金屬元素含量較多,造成高爐結(jié)厚的機(jī)率增多。3#高爐、4#高爐在這段時(shí)間的爐況情況就類(lèi)似此種情況。(2007年下半年燒結(jié)礦以及高爐入爐有害元素含量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表4和表5)。(3)由于有害元素在爐內(nèi)的循環(huán)富集,致使高爐爐身結(jié)厚、結(jié)瘤,導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)布料不均、爐料透氣性惡化、崩、坐料加劇。另外,因?yàn)楦郀t已多年沒(méi)有排過(guò)鉛,有害元素含量的突增,致使三座高爐都出現(xiàn)了風(fēng)、渣、鐵口滲鉛現(xiàn)象,甚至5#高爐的A閥都出現(xiàn)有鉛凝結(jié),說(shuō)明鉛金屬已累積了一定的數(shù)量。這也從另一側(cè)面表明,有害元素富集是引起3座高爐風(fēng)口變形和位移現(xiàn)象的主要原因。(4)從高爐的實(shí)際狀況看,2007年第四季度,5#高爐的“上穩(wěn)”條件最差,主要表現(xiàn)在原材料質(zhì)量穩(wěn)定條件最差:全部使用外購(gòu)焦炭(質(zhì)量不穩(wěn)定),所以當(dāng)2007年11月份原材料質(zhì)量大幅度下滑時(shí),尤其是外購(gòu)焦質(zhì)量變差,又由于當(dāng)期燒結(jié)礦中省內(nèi)粉礦數(shù)量增加,高爐使用的省內(nèi)塊礦比例調(diào)高時(shí),便開(kāi)始出現(xiàn)爐況不順、結(jié)厚現(xiàn)象較嚴(yán)重。而3#高爐、4#高爐的爐料結(jié)構(gòu)中使用了部分廠內(nèi)焦(質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定),在原材料質(zhì)量穩(wěn)定條件上好于5#高爐,其波動(dòng)性相對(duì)較小,順行尚可,結(jié)厚現(xiàn)象較為輕微;但3座高爐同時(shí)出現(xiàn)風(fēng)口變形和位移現(xiàn)象已存在一定的安全隱患。3技術(shù)法規(guī)和實(shí)施效果3.1技術(shù)對(duì)策通過(guò)調(diào)查和分析,我們提出以下技術(shù)對(duì)策。3.1.1搗固焦炭的使用焦炭的高溫性能要能滿足高爐冶煉的需要,達(dá)到公司內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)。(1)使用外購(gòu)焦炭要分類(lèi)定量搭配、定期使用,保持相對(duì)的搭配穩(wěn)定性。以保持一段時(shí)期內(nèi)高爐焦炭料柱的穩(wěn)定性。高爐操作要不斷根據(jù)外來(lái)焦炭的特性適當(dāng)調(diào)整與之相適應(yīng)的煤氣流操作,保證高爐操作的穩(wěn)定順行。(2)根據(jù)5#高爐的生產(chǎn)實(shí)踐,高爐工藝要求搗固焦炭的反應(yīng)后強(qiáng)度(CSR)大于55%時(shí),可以適量搭配使用搗固焦炭,比如使用比例為10%,根據(jù)爐況能力逐步增加到30%,但不建議高爐全部使用搗固焦炭。(3)為了保證高爐的長(zhǎng)期穩(wěn)定順行,建議尋找一到兩家搗固焦炭冶金性能能夠滿足我公司煉鐵生產(chǎn)需求的誠(chéng)信廠家,建立長(zhǎng)期的戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系,以確保長(zhǎng)期穩(wěn)定的合格搗固焦炭供應(yīng)。(4)外購(gòu)焦炭質(zhì)量參差不齊,二組焦占10%～15%,三組焦占80%～90%,四組焦和組外焦炭有時(shí)甚至有10%～15%。如果發(fā)現(xiàn)外購(gòu)焦炭高溫冶煉性能很差,低于四組焦指標(biāo)時(shí),應(yīng)馬上停止此類(lèi)焦炭的采購(gòu)。在搭配使用時(shí),只能少量適量搭配使用。3.1.2調(diào)整爐缸堆積在焦炭相對(duì)穩(wěn)定的基礎(chǔ)上,利用上部裝料制度的調(diào)整,適當(dāng)發(fā)展邊緣氣流,即采取適當(dāng)疏導(dǎo)高爐煤氣流的方式,充分利用煤氣流來(lái)沖刷邊緣結(jié)厚,并視情況適當(dāng)帶少量螢石清洗爐缸堆積。3.1.3控制該省采礦業(yè)的數(shù)量省內(nèi)塊礦的用量要求全年控制在6%以下,省內(nèi)塊礦的缺口可考慮加大進(jìn)口高品位塊礦來(lái)補(bǔ)充。3.1.4追蹤爐內(nèi)變形燒結(jié)配礦中進(jìn)口礦粉礦比例調(diào)整到30%左右。在操作中,要密切跟蹤3座高爐的結(jié)厚、冷卻壁破損、排鉛、風(fēng)口變形位移、爐皮變形等情況,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理,并要定時(shí)定期進(jìn)行排堿、排鉛工作。3.1.5加強(qiáng)對(duì)高爐材料中有害元素的跟蹤在條件允許的情況下,還是要以低有害元素的進(jìn)口粉礦、進(jìn)口塊礦的使用為主。3.2提高主導(dǎo)質(zhì)量,確保爐況穩(wěn)定性廣鋼高爐通過(guò)對(duì)高爐本身結(jié)厚的外部和內(nèi)部原因分析,采取了具有針對(duì)性的操作控制措施后,盡管2008年度使用的礦石中有害元素還在增加,但高爐操作還是取得了比預(yù)想要好的效果。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)取得了相對(duì)穩(wěn)定外購(gòu)焦炭的搭配經(jīng)驗(yàn)。嚴(yán)控外購(gòu)焦炭的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。(2)在造渣制度上,注意控制渣中MgO的含量保持為7%～13%;同時(shí)通過(guò)高爐經(jīng)常周期性作0.9～0.95的酸渣排堿、定期排鉛,以及適當(dāng)控制冶煉強(qiáng)度,逐漸適應(yīng)了原燃料不斷劣化情況下的冶煉工藝,爐況穩(wěn)定性大幅度好轉(zhuǎn),高爐爐況順行比較見(jiàn)圖5。從實(shí)際效果來(lái)看,三座高爐的結(jié)厚在2008年5月份前最終得到了完全消除,說(shuō)明根據(jù)原燃料變化、因地制宜采取相應(yīng)對(duì)策確保順行的技術(shù)方向是正確的。實(shí)踐證明,