張旭

(首鋼水城鋼鐵集團(tuán)有限公司煉鋼廠機(jī)動科，貴州 六盤水 553028)

1簡介

濺渣護(hù)爐是把轉(zhuǎn)爐煉鋼時(shí)所產(chǎn)生的爐渣經(jīng)調(diào)渣處理后，用高壓氮?dú)鈬姙R到爐襯上，彌補(bǔ)吹煉時(shí)鋼水對爐襯材料的侵蝕，減少轉(zhuǎn)爐補(bǔ)爐時(shí)間，降低耐火材料消耗，提高轉(zhuǎn)爐爐襯使用壽命，實(shí)現(xiàn)爐機(jī)匹配，達(dá)到產(chǎn)能最大化釋放，實(shí)現(xiàn)降低成本的目的。目前一煉鋼壓力小、流量低，造成濺渣時(shí)間長、濺渣效果差，轉(zhuǎn)爐熔池以上部位無法靠濺渣護(hù)爐，被迫利用人工貼補(bǔ)技術(shù)進(jìn)行維護(hù)，嚴(yán)重制約了生產(chǎn)節(jié)奏的提高，增加耐火材料消耗，沒有很好地發(fā)揮濺渣護(hù)爐技術(shù)的作用。同時(shí)，增加了工人勞動強(qiáng)度和加劇了環(huán)境污染。

2濺渣護(hù)爐的可行性分析

2.1 技術(shù)可行性分析。山東萊鋼、杭鋼、福建三明鋼廠、廣西柳鋼等國內(nèi)鋼廠濺渣護(hù)爐工藝成熟，可通過對參數(shù)的比較進(jìn)一步摸索和優(yōu)化，并且一煉鋼于2000年底采用濺渣護(hù)爐技術(shù)，在實(shí)踐中也摸索了一些經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)，可以參考新煉鋼濺渣護(hù)爐技術(shù)。因此，濺渣護(hù)爐技術(shù)是完全可行的成熟技術(shù)。

2.2 經(jīng)濟(jì)可行性分析。氮?dú)鈨夤拗圃彀惭b所需資金約130萬元；儲氣罐總閥、切斷閥、電動80球閥、手動閥等閥門及計(jì)量儀表所需資金約萬元；土建資金約20萬元；管道安裝約40萬元；總費(fèi)用共計(jì)270萬元。因該項(xiàng)目得到公司職能部門的大力支持已批準(zhǔn)立項(xiàng)，資金問題可以解決。

3濺渣護(hù)爐存在問題分析。為什么一煉鋼濺渣護(hù)爐壓力小、流量低？和國內(nèi)同類型企業(yè)先進(jìn)水平相比差距如此大？現(xiàn)從轉(zhuǎn)爐開始分析查找原因：

第一，氧槍噴頭是否滿足濺渣護(hù)爐要求？

現(xiàn)在所用氧槍噴頭臨界直徑d*=Φ26.5mm，得出喉口斷面積 A*=πd*2/4=5.5155cm2，當(dāng)?shù)獨(dú)鉁箟毫0=1MPa，氮?dú)鉁箿囟萒0=288K時(shí)，氮?dú)赓|(zhì)量流量G=A*×m×P0/（T0）1/2，對于氮?dú)?m=0.0398，計(jì)算出 G=1.2676Kg/s，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下氮?dú)饷芏葹?.251Kg/m3，每小時(shí)氮量：Q=3×3600×G/1.251=10943nm3/h，通過上述計(jì)算現(xiàn)用氧槍噴頭完全滿足濺渣護(hù)爐要求。

第二，氧槍管道是否滿足濺渣護(hù)爐要求？

氧槍管道內(nèi)氮?dú)饬魉贋椋篤=8000/[3600×（0.06/2）2×3.14×16]=49.15m/s，氮 氣 比 重 ：ρ=1.251Kg/m3，沿程阻力：μ=1.675×10-5（Kg/m.s），ν=μ/ρ =1.3389 ×10-5，Re=V ×d/ν=49.15 ×0.06 ×105/1.3389=220255＞2300，可得 λ=0.023，hl=λ(l/d)×(v2/2g)=661.45米（氮?dú)庵?0.083Kg/cm3，經(jīng)過計(jì)算可以看出所產(chǎn)生的阻力很小，對氮?dú)饬髁坑绊懖淮?。從?shí)踐中也可得此結(jié)論，因?yàn)樯a(chǎn)時(shí)氧氣是通過此管道進(jìn)行輸送的，它完全可以滿足氧氣壓力及流量。

第三，氮?dú)饪偣艿朗欠駶M足濺渣護(hù)爐要求？

一煉鋼氮?dú)庵鞴艿劳◤綖棣?19×8管，從氧氣廠到轉(zhuǎn)爐大約有800m，所送氮?dú)鈮毫?.6MPa，我廠需要濺渣氮?dú)饬髁?000m3/h，低壓用氮設(shè)備提供氮?dú)饬髁繛?000m3/h，經(jīng)過計(jì)算可以看出一座轉(zhuǎn)爐濺渣時(shí)壓力為0.8 MPa，經(jīng)過管損實(shí)際壓力為0.66 MPa，則氮?dú)饬魉贋椋篤=14000/[3600×（0.203/2）2×3.14×（16-1.4）/（8-1.4）]=55.34 m/s，氮?dú)饬浚篞=V*（d/2）2×3.14≈6444.71m3/h，濺渣氮?dú)饬浚篞=8000×6444.71/14000=3682.69 m3/h，因此，主管道太長，管損大，是影響濺渣護(hù)爐的重要原因。

4濺渣護(hù)爐改造方案的研究。方案一：利用現(xiàn)有管道增加管道壓力達(dá)到滿足濺渣護(hù)爐要求的目的。按照此方案經(jīng)過計(jì)算需把壓力提高到4.122MPa才能滿足一煉鋼濺渣護(hù)爐的要求。這不僅現(xiàn)有管道承受不了此壓力，氧氣廠也無法提供如此高的壓力。此方案無法實(shí)施。

方案二：把現(xiàn)有氧氣廠氮?dú)鈨夤抟浦烈粺掍撃厦嫘』▓@處，將氧氣廠至氮?dú)鈨夤薰艿栏臑?.5MPa高壓管，使氮?dú)鈨夤迌鈮毫?.5MPa，儲氣罐出口管道改為φ273管，減壓為1.6MPa送一煉鋼進(jìn)行濺渣護(hù)爐，此方案不僅滿足濺渣護(hù)爐的需要，同時(shí)可調(diào)節(jié)全水鋼氮?dú)馐褂昧俊４朔桨赣捎跓o法進(jìn)行整體搬移固無法實(shí)現(xiàn)。

方案三：考慮資金問題，經(jīng)過多方比較，重新設(shè)計(jì)二座75m3的氮?dú)鈨夤薨惭b至一煉鋼南面小花園處，將氧氣廠至氮?dú)鈨夤薰艿栏臑?.5MPa高壓管，使氮?dú)鈨夤迌鈮毫?.5MPa，儲氣罐出口管道改為φ273管，減壓為1.6MPa送一煉鋼進(jìn)行濺渣護(hù)爐。

5濺渣護(hù)爐方案的實(shí)施

根據(jù)以上論證，決定采用方案四進(jìn)行實(shí)施。2008年8月：主要設(shè)備訂貨并制造加工；2008年12月至2009年2月：土建工程施工；2009年3月-4月，設(shè)備安裝和調(diào)試，全面投入運(yùn)行。實(shí)施前一煉鋼濺渣護(hù)爐使用的氮?dú)夤ぷ鲏毫?.6MPa，流量 3000m3/h-4500m3/h；實(shí)施后一煉鋼濺渣護(hù)爐使用的氮?dú)夤ぷ鲏毫?.2MPa，流量8000m3/h以上，完全達(dá)到使用要求。

6效果對比

一煉鋼濺渣護(hù)爐上半年和上年成本指標(biāo)數(shù)據(jù)如下：

2008年在十一、十二月沒有生產(chǎn)的情況下,一煉鋼生產(chǎn)合格鋼959307噸，補(bǔ)爐料消耗4.32kg/t鋼，成本支出8.01元/t鋼，合計(jì)補(bǔ)7687268.4元；氮?dú)庀?.032km3/t鋼,成本支出8.43元/t鋼，合計(jì)氮?dú)庀?0519km3，總成本支出8087535元。

2009年上半年在一月份沒有生產(chǎn)的情況下，一煉鋼生產(chǎn)合格鋼452746噸，補(bǔ)爐料消耗2.55kg/t鋼，成本支出4.72元/t鋼，合計(jì)補(bǔ)爐料消耗1152.88噸，總成本支出2138592.4元；氮?dú)庀?.029km3/t鋼，成本支出7.80元/t鋼，合計(jì)氮?dú)庀?3326km3，總成本支出3531390元。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以看出一煉鋼濺渣護(hù)爐項(xiàng)目的實(shí)施，在氮?dú)庀臎]有增加的情況下，使補(bǔ)爐料消耗大大降低，可節(jié)約補(bǔ)爐料1.6kg/t鋼，按年產(chǎn)100萬噸鋼計(jì)算，可節(jié)約補(bǔ)爐料1600噸，按目前價(jià)格計(jì)算成本節(jié)約2968000元。項(xiàng)目總工程費(fèi)270萬元，一年即可收回投資，經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。

綜上所述，一煉鋼濺渣護(hù)爐氮?dú)庀到y(tǒng)從今年4月改造完工后，投用至今取得明顯的效果，它不僅可降低工人勞動強(qiáng)度及環(huán)境污染，并帶來非?？捎^經(jīng)濟(jì)效益。因此，一煉鋼濺渣護(hù)爐氮?dú)庀到y(tǒng)改造與實(shí)施是成功的、有效的。當(dāng)然目前還存在流量、壓力不穩(wěn)定的狀況，我們將在今后工作中給以解決，確保一煉鋼濺渣護(hù)爐達(dá)到最終效果。

[1]張玉明，郭鴻志.工程流體力學(xué)[Z].