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首鋼通鋼3號2680m3高爐爐缸整體澆筑及開爐達產實

時間:2021-01-14 08:41來源:第十二屆全國煉鐵系統高 作者:zgltw 點擊:
王玉全 萬世龍 吉萬剛 于海新 (首鋼通鋼煉鐵事業部) 摘 要 首鋼通鋼3號2680m3高爐于2014年7月12日開爐投產,從2016年6月中下旬開始爐缸側壁溫度第一次出現升高以后,高爐就一直處于護
  • 王玉全  萬世龍  吉萬剛  于海新  

    (首鋼通鋼煉鐵事業部)


    摘  要  首鋼通鋼3號2680m3高爐于2014年7月12日開爐投產,從2016年6月中下旬開始爐缸側壁溫度第一次出現升高以后,高爐就一直處于護爐生產狀態,2019年2月28日停爐進行中修,中修歷時43天結束,4月13日9:56送風點火開爐。在開爐3天半的時間就實現了達產。本文主要對爐缸整體澆筑工藝進行簡單介紹,以及高爐開爐快速達產操作的總結,為以后高爐開爐快速達產積累經驗。

    關鍵詞  高爐  爐缸整體澆筑  開爐  快速達產


    1  概述

    通鋼3號高爐于2014年7月12日開爐,高爐有效容積2680m3,設計產能220萬噸/年, 由于受爐缸側壁溫度的影響,高爐的利用系數以及各項經濟指標都不理想,公司為了高爐的安全生產和提高高爐的各項技術經濟指標,決定于2019年2月28日對3號高爐停爐中修。2019年2月28日10:36高爐開始打水降料面,2019年3月1日2:36整個停爐降料面過程結束,歷時16個小時。

    停爐后對爐缸進行清理,然后對高爐爐缸進行整體澆筑,對其他部位進行噴涂處理,通鋼3號高爐于4月13日9:56點火重新開爐;開爐后高爐用3天半的時間就實現了達產任務。

    2  停爐后爐缸整體澆筑工作

    2.1  爐缸清理

    3號高爐打水降料面到風口帶,風口帶到爐底還有將近7米的距離,還有640m3的爐料需要扒出爐外。扒爐分兩個階段,第一階段清理爐缸內的殘余焦炭,第二階段清理爐底的殘余渣鐵和爐底剩余陶瓷杯墊。扒爐全部采用機械扒爐,在扒爐的第二階段遇到了困難,陶瓷杯墊熱結以后變得特別堅硬,另外鈦礦的化合物粘結在爐底導致不好清理,導致扒爐時間較長,加長了高爐中修的時長。

    2.2  爐缸澆筑

    爐缸清理完以后,進行爐缸澆筑工作。

    2.2.1  爐底側壁碳磚侵蝕部位修補及爐底澆筑

    3月28日-3月30日進行爐底側壁碳磚侵蝕部位修補及爐底澆筑工作。前提條件是碳磚表面沒有殘渣鐵和其它異物。第一階段根據現場實際碳磚侵蝕狀態,支模具進行澆筑修補,主要填充碳磚侵蝕部位,以原來爐缸直徑為模板進行澆筑。(本次澆筑直徑比原來爐缸直徑小0.3米)本次修補用料24.5噸。碳磚侵蝕部位修補完,進行澆筑料養生階段,根據澆筑廠家要求,給爐內進行密封和做升溫措施,確保澆注料養生完好。第二階段澆筑爐底,爐底澆筑分兩次進行,爐底一層外環澆筑和爐底中心澆筑,爐底澆筑高度0.5米。爐底澆筑代替了原來的陶瓷杯墊。

    2.2.2  爐缸側壁澆筑

    3月31日-4月5日進行爐缸側壁澆筑工作,爐缸側壁澆筑(包括風口帶)共分六次進行澆筑,每次支模具時間5-10小時不等,澆筑完養生時間8-12小時不等,用時6天完成。每次澆筑前需要把澆筑的接觸面進行二次清理,確保無雜物,以免影響澆筑質量和澆筑連接處有縫隙。另外,鐵口為整體澆注結構,將鐵口區域松動、粉化的炭磚及鐵口框外側剛玉質組合磚全部拆除,采用澆注的方式與側壁一體澆注,整體澆注至鐵口框。鐵口區澆筑時,根據實際需要進行下管(79公分),確保鐵口孔道不被灌死,同時確保鐵口區域澆筑完好。具體澆筑施工和材料消耗見表1。爐缸澆注修復示意圖如下圖1。

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    image.png

    2.3  其余部位噴涂造襯

    爐缸澆筑工作結束以后,噴涂廠家開始進行噴涂造襯,噴涂要求爐襯表面均勻光滑,爐型合理。噴涂部位從風口上方(連接爐缸澆筑)到爐喉鋼磚下面。本次噴涂為了縮短工期,采用機械手噴涂,噴涂一遍成型,自下而上,噴涂18小時完成,用料210噸。由于使用機械手噴涂,噴涂過快導致反彈料較多,約占15%。噴涂結束之后開始清理爐內反彈料,清理的比較干凈徹底。為下道工序做準備。

    3  開爐前準備工作

    3.1  高爐烘爐

    噴涂結束之后,2019年4月7日16:30開始安裝烘爐導管,本次烘爐導管避開3個鐵口上方對應的6個風口不安裝以及一個人員進出風口不安裝,一共安裝23個烘爐導管。烘爐導管采用直徑為108mm的鋼管,分成兩部分。一部分是長短不等的直管,另一部分為一端為喇叭口型的管。安裝風口小套內焊接成 “┏”,喇叭口垂直爐底,距離爐底500mm高,每個喇叭口用三個角鋼做支撐,成三角形固定,立于爐底。所有烘爐導管用鋼筋點焊連成一體,焊接牢固,防止送風后發生位移。為了更好地掌握烘爐的升溫速率,在三個鐵口插入了4根熱電偶,輔助烘爐,在1號和2號鐵口各插入1根熱電偶,距離爐墻300mm遠;在3號鐵口插入2根熱電偶,1根長的到達爐缸中心位置,1根短的距離爐墻300mm遠。4根電偶的測溫頭部位用高鋁磚壓住,確保測溫測的是磚溫(即是爐缸澆筑料表面溫度),而不是熱風溫度。烘爐溫度以熱風溫度為主,以鐵口溫度為輔,嚴格按照烘爐曲線進行烘爐,高爐烘爐共80小時。烘爐曲線如圖2。

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    3.2  高爐打壓試漏

    高爐烘爐結束后,在高爐涼爐過程中,對熱風爐和高爐本體等設備進行了打壓試漏。本次打壓試漏分兩步進行:0.1MPa―0.2 MPa 逐步提壓。每次壓力穩定30min,確認無漏點,再提高。

    4  開爐實際操作

    4.1  枕木填充及裝料

    4.1.1  枕木填充

    本次開爐采用枕木開爐,爐缸填充枕木。其優點是有利于爐料松動,點火時可均勻開風口,有利于順行,到達爐缸的焦炭經過風口區燃燒加熱,有利于加熱爐缸和開鐵口[1]。爐內裝枕木前,爐底鋪好墊底焦60t,有效的保護爐底。枕木采用散裝法,枕木通過輥道裝入,填充率按48%。在散裝枕木過程中,爐內裝入一定量的枕木后人員要進爐內處理翹起的枕木,枕木裝至風口中心線以下0.5m時要盡可能的擺平滿鋪枕木,以防空隙過大裝凈焦時進入爐缸焦炭太多,致配料計算錯誤。枕木碼到風口中心線以下0.5m的位置,沿爐墻立碼枕木一圈,有效支撐和保護風口。

    4.1.2  裝料

    本次裝料分三部分。第一部分為凈焦,批重15.8t,共28批,邊裝料邊進行料面實測,裝完28批凈焦理論計算料線19.44米,實際料線20.23米,與計算料線相差不到1米,說明枕木裝的比較成功。第二部分為空焦(含凈焦輔料),輔料主要是石灰石和螢石,凈焦批重15.8t,石灰石3.86t,螢石1t,此部分一共裝31批。第三部分是正常料,礦批重36.45t,焦批重15.8t,共26批。最后根據布料實測選擇開爐布料矩陣為C827262524213↓O82736352↓,料線1.5米。

    4.2  冶煉參數的確定

    本次開爐為枕木開爐,開爐總焦比3.0t/t,開爐堿度0.92。開爐生鐵成分設定和開爐原燃料及輔料條件如下表2和表3。

    image.png

    4.3  冷風烘料

    高爐正式送風前需對爐內裝爐料預熱和烘干水分,即對爐內吹冷風,為高爐送風后盡快引煤氣和干法除塵系統順利投入創造條件。2019年4月13日6:36 3號高爐開始送冷風烘料,冷風烘料時長3小時20分鐘。

    4.4  開爐點火操作

    2019年4月13日9:56分3號高爐開爐點火,此次開爐堵10個風口,采用20個風口送風。點火風量1950m3/min,熱風壓力90kPa,熱風溫度750℃。10:02 12#、26#、27#、28#風口明亮,10:46 20個送風風口全部明亮。10:56探尺活動開始下料。15:56送煤氣(累計風量14.9萬)。

    5  高爐達產操作

    高爐開爐點火初期,爐頂煤氣放散閥全開,煤氣處于放散狀態,隨著爐料的下降,爐頂煤氣成分中CO2逐漸上升,表示爐內的礦石開始軟化還原,15:56煤氣成分化驗合格,高爐開始送煤氣,成功完成煤氣回收工作。

    5.1  負荷調整過程

    高爐開爐至高爐達產期間一共做了5次負荷調整。第一次負荷調整是在開爐后5小時,根據實際加風情況和下料情況,把礦批加到43噸。隨著爐內加風和下料,在出鐵后進行了第二次負荷調整,歷時22小時44分鐘,礦批加到47噸。根據爐況實際情況,為了加風需要,高爐開始逐步開風口,在開了6個風口以后爐內做了第三次負荷調整,礦批加到50噸,歷時33小時10分鐘。之后根據實際爐況和料速并結合爐外鐵水含硅量,在4月15日6:40和11:00別做了第四次和第五次負荷調整,礦批由50t-53t-55t。具體調整見表4。高爐的負荷加的如此快速,是高爐加風和開風口的時機掌握的較好,負荷的快速調整也為高爐快速達產創造了良好的條件。

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    5.2  開風口過程

    高爐點火開爐后23小時30分鐘時,高爐風量達到2100m3/min,高爐為了繼續上風,4月14日9:26開始捅開了第一個風口,隨著以后爐況和加風的需要逐步開風口,到4月15日14:00風口全部捅開,實現了全風口作業。具體開風口情況見下表5。

    image.png

    5.3  出鐵情況和鐵水溫度

    根據開爐料實際上料和理論計算爐缸內鐵量情況,4月14日7:36高爐第一次出鐵,鐵水含硅量3.68%,物理熱1349℃,渣鐵水流動性良好,渣鐵分離效果良好,直接走水沖渣。第一次鐵出鐵時間1小時11分鐘,出鐵量230噸。隨著爐內負荷的調整和出鐵次數的增多,鐵水的含硅量逐步下降到0.8%的水平,物理熱逐步上升到1500℃以上。至4月16日高爐達產鐵水含硅量控制在0.6%的水平。

    5.4  高爐噴煤和富氧

    隨著爐內負荷的調整,高爐4月14日18:00開始噴煤,小時媒量5噸。4月15日18:38高爐開始富氧,氧量2000m3/h。隨著以后爐況的需要煤量和氧量逐步加大。

    6  總結

    此次通鋼3號高爐開爐比較順利,32小時4分鐘噴煤,52小時4分鐘全風口作業,并且3天半的時間快速的達產,這是通鋼的一個全新的歷史記錄。

    (1)此次中修采用爐缸整體澆筑技術,大大縮短了檢修時間;

    (2)制定合理的開爐方案以及開爐前的準備工作充分,為高爐順利開爐提供了必要保障;

    (3)開爐各項參數的選擇至關重要,后續開風口加風和負荷的調整,是高爐強化冶煉的基礎,為高爐快速達產創造了有利條件;

    (4)開爐后爐前及時出凈渣鐵,為高爐快速達產提供了有利保障。

    7  參考文獻

    [1] 王筱留.高爐生產知識問答.北京:冶金工業出版社,2008. 

    [2] 邱道欽,范川澤.新型澆筑爐缸在羅源閩光1號高爐的應用//[C].2019年第十一屆全國煉鐵系統高峰論壇論文集.


    (責任編輯:zgltw)
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