李萬(wàn)全

(河鋼集團(tuán)有限公司，河北 石家莊 050023)

高爐開(kāi)爐是一項(xiàng)復(fù)雜、繁瑣的系統(tǒng)工作，涉及到聯(lián)動(dòng)試車、烘爐打壓、爐內(nèi)裝料、送風(fēng)點(diǎn)火、爐前出渣出鐵組織等各個(gè)方面，其中開(kāi)爐裝料料制的選擇、送風(fēng)參數(shù)的確定以及第一爐渣鐵能否出凈是決定開(kāi)爐效果好壞的關(guān)鍵，這些不僅決定了加風(fēng)達(dá)產(chǎn)的進(jìn)程，也對(duì)后續(xù)高爐強(qiáng)化冶煉有深遠(yuǎn)的影響。經(jīng)過(guò)數(shù)十年的不斷發(fā)展和改進(jìn)，目前試驗(yàn)出幾項(xiàng)開(kāi)爐新技術(shù)，在國(guó)內(nèi)多座高爐成功應(yīng)用并取得較好的效果，被大家普遍認(rèn)可和采納。

1 全焦開(kāi)爐技術(shù)

高爐開(kāi)爐爐缸填充傳統(tǒng)普遍采用枕木填充方式，近幾年部分高爐逐步開(kāi)始應(yīng)用全焦填充方式開(kāi)爐，在國(guó)內(nèi)應(yīng)用實(shí)踐結(jié)果顯示，兩種開(kāi)爐方式均可達(dá)到預(yù)期的開(kāi)爐效果。與傳統(tǒng)的枕木填充方式相比，全焦開(kāi)爐省去了涼爐、拆卸風(fēng)管、風(fēng)口二套、小套、裝入枕木、再回裝風(fēng)口小套、二套等步驟，比傳統(tǒng)枕木+木材開(kāi)爐節(jié)約時(shí)間50小時(shí)左右，具有開(kāi)爐工期短、成本低、人工勞動(dòng)強(qiáng)度低的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也面臨送風(fēng)初期著火難、爐缸升溫慢、爐料下降空間不足、料速慢等問(wèn)題，特別是大型高爐應(yīng)用全焦開(kāi)爐方式，優(yōu)勢(shì)明顯但也面臨較大的挑戰(zhàn)，為了克服以上技術(shù)難點(diǎn)，發(fā)揮全焦開(kāi)爐的優(yōu)勢(shì)，需要從配料、裝料、送風(fēng)操作等多方面進(jìn)行精心準(zhǔn)備，主要采取的措施有：

1.1 鐵口預(yù)埋氧槍操作

全焦開(kāi)爐死鐵層及爐缸中下部填充的都是冷焦炭，因而初期爐缸溫度較低。在送風(fēng)初期，通過(guò)鐵口預(yù)埋氧槍通入氧氣和空壓風(fēng)，自下而上加熱爐缸特別是鐵口區(qū)域，熱量損失小、熱效率高，有利于快速提高爐缸溫度[1]，保證了送風(fēng)后渣鐵熱量充足，增加渣鐵熱量?jī)?chǔ)備，不需要長(zhǎng)期維持過(guò)高的爐溫來(lái)加熱爐缸，降爐溫時(shí)間短，有利出好第一次鐵和快速加風(fēng)，加快開(kāi)爐達(dá)產(chǎn)進(jìn)程。

預(yù)埋氧槍需安裝流量計(jì)、逆止閥、溫度傳感器(如圖1所示)，氧槍長(zhǎng)度根據(jù)鐵口深度確定。鐵口預(yù)埋氧槍在檢漏試壓完成后，與焊補(bǔ)漏點(diǎn)、風(fēng)口堵泥、鐵口保護(hù)板安裝等相關(guān)工作同步進(jìn)行；氧槍在開(kāi)爐料至鐵口中心線上部即可開(kāi)始點(diǎn)火加熱爐缸[2]。

圖1 預(yù)埋的氧槍圖片

某2500 m3高爐應(yīng)用鐵口預(yù)埋氧槍技術(shù)，先后在四個(gè)鐵口均安裝氧槍進(jìn)行點(diǎn)火用氧槍加熱爐缸24小時(shí)，每支氧槍氧氣流量300 m3/h，氧氣壓力0.6 MPa以上，空壓風(fēng)壓力0.4 MPa以上，將氧槍置于開(kāi)口機(jī)上送入鐵口，氧槍插入深度3.5 m左右。按鐵口4、1、3、2的順序進(jìn)行插槍作業(yè)，先插入1顆氧槍，待爐內(nèi)焦炭點(diǎn)著后插入后續(xù)氧槍加熱爐缸，最終將爐缸溫度提升至1400 ℃以上。送風(fēng)后4小時(shí)左右，拔出氧槍查看噴渣鐵情況，優(yōu)先拔出不出鐵鐵口氧槍， 出鐵鐵口依據(jù)噴渣鐵情況確定出鐵組織進(jìn)度。

某2800 m3高爐應(yīng)用鐵口預(yù)埋氧槍技術(shù)開(kāi)爐，氧槍長(zhǎng)度5500 mm，通氧總流量2000 m3/h，氧氣壓力0.9 MPa，空壓風(fēng)壓力0.45 MPa。最終將爐缸溫度提升至1400 ℃以上(根據(jù)火焰溫度判斷爐缸加熱情況)。

由于開(kāi)爐前氧槍加熱爐缸充足，爐缸熱狀態(tài)良好，高爐不必維持長(zhǎng)時(shí)間的高爐溫來(lái)加熱爐缸，使得爐溫控制反應(yīng)較快，高爐溫維持時(shí)間短，降爐溫速度快，不必過(guò)多擔(dān)心爐溫低渣鐵出不凈，避免了以往開(kāi)爐爐溫反復(fù)的弊端，加快了加風(fēng)進(jìn)度，為爐況快速恢復(fù)達(dá)產(chǎn)達(dá)效創(chuàng)造了有利的條件。

1.2 合理的焦炭負(fù)荷

為了降低軟熔帶形成期對(duì)爐內(nèi)透氣 性的影響同時(shí)利于初期爐缸蓄積熱量， 正常料采取固定焦批、礦批逐漸增大的分段加負(fù)荷技術(shù)進(jìn)行裝料(見(jiàn)表1)。開(kāi)爐裝料選擇比枕木開(kāi)爐低10%左右的總焦比，多層分段配料都滿足合理的爐渣成分要求。其中四元堿度控制在高爐正常生產(chǎn)水平，Al2O3在13%～14%，較高的MgO/Al2O3在0.6～0.7，開(kāi)爐初期出渣良好。開(kāi)爐焦炭采用干熄焦，可減小水分蒸發(fā)對(duì)上部料柱透氣性的影響，對(duì)開(kāi)爐加風(fēng)有積極的作用。

表1 某2500 m3高爐開(kāi)爐料

某2500 m3高爐全爐料配置采用三段式過(guò)渡死鐵層、爐缸、爐腹、爐腰、爐身下部2米裝凈焦，爐身下部2米以上裝2米空焦，2.5負(fù)荷料裝到正常料線3米處(如圖2所示)。

圖2 高爐開(kāi)爐料示意圖

某2800 m3高爐開(kāi)爐配料相關(guān)參數(shù)選擇是：總焦比3.2 t/t·p，正常料焦比800 kg/t·p，焦批15 t(按照爐喉500 mm、爐腰200 mm的厚度確定)，正常料和空焦堿度R2=1.05(見(jiàn)表2)。

表2 某2800 m3高爐開(kāi)爐料

開(kāi)爐送風(fēng)過(guò)程中礦批不宜過(guò)大，以正常生產(chǎn)礦批的一半較為合適，避免送風(fēng)前期在中心煤氣流較弱的情況下邊緣過(guò)重，導(dǎo)致料柱透氣性低發(fā)生懸料；開(kāi)爐上部料制以疏導(dǎo)為主，先用小礦批，疏導(dǎo)兩邊氣流，增加煤氣通路，提高風(fēng)氧量。根據(jù)爐況盡早噴煤富氧，有利于快速提高爐缸熱量。

1.3 全風(fēng)口開(kāi)爐

全風(fēng)口開(kāi)爐打破以往依靠堵風(fēng)口增加送風(fēng)初期鼓風(fēng)動(dòng)能的做法，考慮到開(kāi)爐初期爐內(nèi)填充物主要為焦炭，料柱孔隙度大，鼓風(fēng)穿透性強(qiáng)，以正常生產(chǎn)的風(fēng)口布局進(jìn)行全風(fēng)口開(kāi)爐，不必?fù)?dān)心初期吹不透中心等等問(wèn)題，一方面可以保證爐缸工作更加均勻活躍，有利于料面下降更均衡及出渣鐵，另一方面開(kāi)爐不受捅風(fēng)口對(duì)加風(fēng)進(jìn)程的影響，縮短達(dá)產(chǎn)時(shí)間。

某2500 m3高爐30個(gè)風(fēng)口，風(fēng)口面積0.3393 m2，送風(fēng)風(fēng)量2800 m3/min，風(fēng)壓70kPa，風(fēng)溫1035 ℃，送風(fēng)后15分鐘風(fēng)口全亮，20分鐘風(fēng)量達(dá)到3450 m3/min，風(fēng)壓109 kPa，進(jìn)行快速加風(fēng)進(jìn)程，前期出渣出鐵順暢，且避免了后期的減風(fēng)捅風(fēng)口操作，實(shí)現(xiàn)了快速全風(fēng)。

在高爐軟融帶形成之前應(yīng)注意控制風(fēng)量，防止風(fēng)量過(guò)大造成懸料，軟融帶形成后穩(wěn)步加風(fēng)；隨著加風(fēng)操作，及時(shí)提高爐頂壓力，首次出鐵前壓差控制不大于120 kPa。

1.4 快速富氧

在保證安全的前提下快速富氧，有利于理論燃燒溫度的提高，有利于快速降低鐵水含[Si]的前提下保證鐵水充足物理熱，并且可以實(shí)現(xiàn)快速噴煤，提高煤粉熱效率，改善風(fēng)口活躍性，對(duì)開(kāi)爐達(dá)產(chǎn)達(dá)效起到積極作用。富氧的時(shí)機(jī)選擇以爐內(nèi)料柱穩(wěn)定下降為主要參照依據(jù)，送風(fēng)前期風(fēng)量達(dá)到料動(dòng)風(fēng)量后，即可開(kāi)始富氧，加速焦炭的燃燒

有利于迅速的提升爐缸溫度，保證后續(xù)出渣鐵及加風(fēng)進(jìn)程。由于開(kāi)爐前氧槍加熱爐缸充足，爐缸熱狀態(tài)良好，高爐不必維持長(zhǎng)時(shí)間的高爐溫來(lái)加熱爐缸，使得爐溫控制反應(yīng)較快，高爐溫維持時(shí)間短，降爐溫速度快(見(jiàn)圖3)，不必過(guò)多擔(dān)心爐溫低渣鐵出不凈，避免了以往開(kāi)爐爐溫反復(fù)的弊端，為爐況快速恢復(fù)達(dá)產(chǎn)達(dá)效創(chuàng)造了有利的條件。

圖3 高爐開(kāi)爐降[Si]進(jìn)程

某2500 m3高爐開(kāi)爐送風(fēng)后，24小時(shí)即開(kāi)始富氧5000 m3/h，以加快焦炭燃燒加熱爐缸，效果較好。某3200 m3高爐開(kāi)爐送風(fēng)25小時(shí)后開(kāi)始富氧噴煤，爐缸活躍性改善，接受風(fēng)量能力增強(qiáng)，達(dá)到了快速加風(fēng)耗焦降爐溫的目的。

1.5 快速引煤氣操作

點(diǎn)火送風(fēng)后快速引煤氣操作，可加快加風(fēng)進(jìn)程，縮短開(kāi)爐達(dá)產(chǎn)時(shí)間。某2500 m3高爐送風(fēng)21分鐘即引煤氣改高壓操作，取得了較好的效果，且對(duì)減少煤氣放散、降低環(huán)境污染起到了積極的作用。

某3200 m3高爐開(kāi)爐創(chuàng)新引煤氣方式，送風(fēng)后馬上關(guān)閉爐頂放散閥，開(kāi)啟30%左右煤氣遮斷閥引煤氣，煤氣經(jīng)過(guò)布袋除塵器后，進(jìn)行凈煤氣點(diǎn)火放散，通過(guò)該放散閥對(duì)高爐頂壓進(jìn)行控制。高爐快速將風(fēng)量加到3000 m3/min，加速布袋內(nèi)低溫氣體的置換，48分鐘就完成全引煤氣，創(chuàng)開(kāi)爐引煤氣最快紀(jì)錄，且避免粉塵與CO污染。引煤氣后可以快速提高頂壓，有利于快速加風(fēng)。

2 深料線送風(fēng)技術(shù)

深料線送風(fēng)是在檢漏處理完畢后不等溫度下降隨即裝料，在料線10米以上時(shí)即進(jìn)行送風(fēng)，在裝料的同時(shí)進(jìn)行送風(fēng)操作。深料線送風(fēng)的優(yōu)勢(shì)：一是送風(fēng)初期因料柱較薄能夠減少料柱阻力，增加初始風(fēng)量[3]；二是帶風(fēng)裝料可減少爐料碰撞產(chǎn)生的粉料，同時(shí)吹出爐料中的部分粉末，蓬松料柱；三是熱風(fēng)裝料能揮發(fā)掉部分開(kāi)爐料中的水分，減少點(diǎn)火后水分蒸發(fā)對(duì)料柱透氣性的影響，同時(shí)有利頂溫回升和提高前期爐料蓄熱量，降低開(kāi)爐焦比[4]；四是減少裝料時(shí)間縮短工期。

深料線送風(fēng)面臨的主要難點(diǎn)：一是在送風(fēng)狀態(tài)下，料流會(huì)受到爐內(nèi)氣流向上的浮力，實(shí)際料流落點(diǎn)發(fā)生變化，實(shí)際布料角度要比正常裝料角度偏大[5]，需要根據(jù)風(fēng)量大小進(jìn)行修正；二是常規(guī)的開(kāi)爐操作過(guò)程中，為保證精確布料，裝料時(shí)要對(duì)布料參數(shù)進(jìn)行實(shí)際裝料測(cè)量，而深料線送風(fēng)是在封閉、帶壓的情況下裝料，無(wú)法觀察料面，常規(guī)的布料參數(shù)測(cè)量裝置無(wú)法使用，需要對(duì)測(cè)量設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造。

封閉條件下裝料，為保持正常料面形狀，形成合理的礦焦料層結(jié)構(gòu)。先準(zhǔn)確計(jì)算料流軌跡，再參照料流軌跡確定不同料線的裝料矩陣，特別是邊緣起始最大角度的確定。其中死鐵層及爐缸料流落點(diǎn)必須距離邊緣2 m以上以避免焦炭打擊風(fēng)口，料線到達(dá)4 m以內(nèi)按照正常生產(chǎn)時(shí)候設(shè)定的補(bǔ)償角度上料。某2800 m3高爐設(shè)定的邊緣起始最大角度見(jiàn)表3。

表3 不同料線裝料的最大起始角度

3 應(yīng)用效果

某2500 m3高爐首次應(yīng)用全焦開(kāi)爐、預(yù)埋氧槍操作、全風(fēng)口開(kāi)爐、送風(fēng)快速富氧、快速引煤氣操作等先進(jìn)開(kāi)爐技術(shù)，送風(fēng)后18小時(shí)順利出鐵，31小時(shí)全風(fēng)作業(yè)，72小時(shí)產(chǎn)量達(dá)到6000噸，實(shí)現(xiàn)了快速達(dá)產(chǎn)達(dá)效，120小時(shí)產(chǎn)量達(dá)到7500噸的歷史最高水平，并且縮短開(kāi)爐前工期50小時(shí)左右。

某2800 m3高爐應(yīng)用全焦開(kāi)爐、預(yù)埋氧槍操作、全風(fēng)口開(kāi)爐、快速引煤氣操作、高溫裝料、深料線送風(fēng)等技術(shù)，也實(shí)現(xiàn)了3天達(dá)產(chǎn)達(dá)效的較好效果，并且縮短了工期72小時(shí)以上。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)鐵口預(yù)埋氧槍保證了送風(fēng)后爐缸渣鐵熱量充足，有利于快速加風(fēng)，對(duì)改善送風(fēng)初期出渣鐵狀態(tài)效果顯著。

(2)全風(fēng)口開(kāi)爐不受送風(fēng)過(guò)程中開(kāi)風(fēng)口進(jìn)程影響，且全風(fēng)口爐缸更加均勻活躍，有利出渣鐵，降低出渣鐵對(duì)加風(fēng)進(jìn)程的影響。

(3)合理的開(kāi)爐料焦炭負(fù)荷是開(kāi)爐順利加風(fēng)達(dá)產(chǎn)的關(guān)鍵，需根據(jù)計(jì)劃加風(fēng)進(jìn)程進(jìn)行匹配，過(guò)低或過(guò)高的開(kāi)爐料負(fù)荷會(huì)嚴(yán)重影響加風(fēng)及富氧進(jìn)程，延長(zhǎng)開(kāi)爐達(dá)產(chǎn)時(shí)間。全焦開(kāi)爐選擇比枕木開(kāi)爐低10%左右的總焦比，多層分段配料滿足合理的爐渣成分要求，其中四元堿度控制在高爐正常生產(chǎn)水平，MgO/Al2O3控制在0.6～0.7的較高水平，開(kāi)爐初期出渣效果良好。

(4)送風(fēng)前期風(fēng)量達(dá)到料動(dòng)風(fēng)

量后，開(kāi)始富氧加速焦炭的燃燒有利于迅速地提升爐缸溫度及理論燃燒溫度的提高，有利于在保證降低鐵水化學(xué)熱的前提下保證鐵水充足物理熱，對(duì)開(kāi)爐達(dá)產(chǎn)起到了積極作用。

(5)全焦填充爐缸、全風(fēng)口開(kāi)爐、深料線送風(fēng)、快速富氧、快速引煤氣操作，對(duì)加快加風(fēng)達(dá)產(chǎn)進(jìn)程、縮短開(kāi)爐達(dá)產(chǎn)時(shí)間起到較好的作用。