本鋼北營新1 號高爐爐缸澆筑開爐生產操作實踐

王光亮，張 震，李 杰

（本鋼北營煉鐵總廠，遼寧 本溪 117000）

本鋼北營新1 號高爐（3200 m3）是由中冶京城設計，采用了多項先進的煉鐵技術和裝備。2023 年年初，位于爐缸2 場鐵口下方1.5 m~2 m，插入炭磚深度150 mm 的電偶溫度達到591℃，侵蝕模型計算炭磚殘厚370 mm，給安全生產帶來極大隱患。2023 年7月為徹底消除隱患，進一步達產、降耗，于2023 年7月3 日進行放殘鐵爐缸澆筑大修，并更換6、7、8、10、11五段冷卻壁，以及爐內噴補造襯，整個工期用時41天，于8 月14 日開爐，開爐后在較短時間內達到目標產量，取得理想效果。

1 開爐前準備

1.1 熱風爐烘爐

1.1.1 烘爐升溫參數

新1號高爐配置3風座旋切頂燃式熱風爐和2座高鋁磚預熱爐。在大修期間由于更換修復部分砌體及處理煤氣、熱風出口，在投產之前，必須脫去耐火材料及磚體的水分。2023 年7 月23 日開始對熱風爐用高爐煤氣烘爐，根據硅磚的特性，制定升溫速度，其烘爐升溫速度見表1。

表1 烘爐升溫速度

1.1.2 烘爐操作

烘爐操作步驟具體如下：（1）點火操作。檢查確認烘爐準備工作全部完成，具備點火條件。啟動熱風爐助燃風機，點燃焦爐煤氣后，將火把伸入烘烤器燃燒口前，小開煤氣調節閥，點燃高爐煤氣，根據火焰情況，調整空燃比；（2）溫度控制。依據規定的升溫曲線，調整助燃空氣和煤氣的流量進行升溫，但不能多次連續調整；（3）廢氣溫度的控制。按照廢氣溫度的預期值，如果實際操作中偏離曲線較大，則按照相同的比例調整空氣、煤氣流量，升溫結束時的廢氣溫度根據烘爐后熱風爐是否立即投入滿負荷運行而定，若需立即投入滿負荷運行，目標廢氣溫度要高（150℃~200℃），若烘爐后熱風爐需保溫一段時間，則目標廢氣溫度要低（100℃~150℃）；（4）拱頂溫度控制。根據既定曲線控制，如果溫度太高，降低煤氣流量，應控制空氣、煤氣比例以達到對拱頂溫度的控制要求；（5）爐內壓力控制。在升溫過程中，爐內要保持微小的正壓，以防止進入助燃風機提供的空氣以外的空氣，導致爐內總的空氣流量不易控制，引起廢氣溫度過高；（6）爐內溫度控制。拱頂溫度在100～650℃區間時，溫度波動應一直控制在±5℃。超過650℃的溫度偏差不超過±10℃。首先，拱頂溫度在573℃時，硅磚存在β→a 的石英相變和體積膨脹，而600℃以上時，相變和體積膨脹現象停止。所以在該階段要特別注意升溫速度，防止溫度的劇烈波動而破壞硅磚砌體。其次，當爐內溫度達到1050℃以上，關閉烘烤器煤氣燒嘴，關閉助燃空氣，撤烘烤器，封孔，使用高爐煤氣繼續升溫烘爐；（7）熱風爐烘爐期間煙道氧含量不得小于1.5 %，有含氧量檢測點的一側的閥門不能全部關閉。

1.2 高爐烘爐及打壓

1.2.1 高爐烘爐

新1 爐高爐烘爐共設置28 根導管，爐底盤管為內外二環八角形拼焊而成，盤管外環對角兩個方向要與兩根鐵口的排煤氣管連接，另兩根鐵口的排煤氣管插入爐內2000 mm。盤管內、外環下部有距爐底300 mm的耐火磚托墊，寬度適中，外環8個、內環4個均布，以保證盤管整體水平穩固為宜。此外，共安裝5 支烘爐熱電偶，1 支位于風口小套前端，1 支位于風口向上2 m，1 支位于風口向下3 m，1 支位于風口前端垂直向下距爐底0.3 m，1支位于爐缸中心。

高爐烘爐時，從風口吹入一定溫度的熱風，使高爐耐火材料的水分緩慢地蒸發，并得到充分加熱，提高內襯的固結強度。使爐缸耐材逐步升溫預膨脹，相互擠壓密實縫隙，防止耐材在投產后不均勻快速膨脹而產生裂紋，留下隱患。

此次高爐大修爐缸為澆筑爐缸，烘爐從8 月4 日19:00開始至8月10日06：00結束，用時180小時。烘爐溫度以風口前端溫度為準，達到了預期的效果。其烘爐過程水分變化曲線見圖1。

圖1 烘爐過程水分變化趨勢

1.2.2 高爐打壓

8月10日-8月12日進行涼爐并對高爐和熱風爐打壓，打壓分兩個階段進行：第一階段為低壓階段，壓力為0.050 MPa；第二階段為高壓階段，壓力為0.250 MPa。

實施步驟：（1）高爐涼爐至150 ℃后正常休風；（2）打壓分五個壓力梯度進行：0.050 MPa→0.100 MPa→0.150 MPa→0.200 MPa→0.250 MPa，分步緩慢進行提壓；（3）通風試漏壓力0.050 MPa。緩慢充壓到0.050 MPa，觀察情況，穩定30 分鐘后開始查漏；（4）嚴密性試漏壓力0.250 MPa。每步升壓到目標壓力后穩定30分鐘，確認無較大漏點，再逐步提高。在爐頂壓力達到0.100 MPa、0.150 MPa、0.200 MPa、0.250 MPa 后，檢漏人員分別進行檢漏。

實施程序：（1）緩慢關閉放風閥送風，并聯系風機逐步加風提壓，最后使爐頂壓力達到要求；（2）進行查漏工作，重點檢查此次檢修設計的所有焊縫；（3）在穩壓期間對稱量罐做好壓力補償試驗；（4）打壓完畢后，按正常程序休風。其程序為：分步減小風機靜葉角度到安全值，開放風閥放風到零，打開爐頂放散閥和重力除塵器放散，關冷風大閘休風，打開倒流閥，通知鼓風機停止送風，通知鐵廠調度打壓完畢。

1.3 裝開爐料

本次高爐開爐采用枕木填充爐缸開爐。首先鋪底焦45 t，焦炭高度約為1000 mm，填充枕木350 m3，填充至風口中心線下0.5 m，中心部位填充2.5 m 的堆尖形狀，風口前立排一圈以保護風口，裝完枕木后裝開爐料。

開爐料全爐焦比3.9 t/t、設定爐溫3.5%、錳含量0.7～0.9 %、鐵量92 %、全爐堿度0.72、全爐渣比689 kg/t；風口下沿至爐腰全裝凈焦，爐身以上部位裝空焦及正常料，凈焦壓縮率為15%、負荷料壓縮率為13%，正常料焦比為0.8 t/t、正常料堿度R2=1.15 倍，焦炭批重20.0 t/批，礦石批重46 t/批，其中燒結礦39.5 t，球團礦5 t，錳礦1.5 t。合計裝入焦炭量1585 t，燒結礦為593 t，球團為75 t，錳礦為22.5 t，裝爐時使用停爐前布料矩陣：

中心焦4.5 圈，礦角差10°，按照料線每降低1.5米角度退1°。

1.4 渣鐵溝的準備

開爐前四個出鐵場具備出鐵條件。1#、3#鐵場作臨時出鐵主溝，1#主溝上部鋪搗打料搗實，大閘處上擋渣板，3#主溝做全旱溝，用瓦斯火燒干，出鐵以1#、3#鐵口為主。鐵翻板安擋板用炮泥糊好，防止跑大流。使用臨時憋渣器，同時預計送風后37 小時后出第一次鐵。2#、4#按原設計儲鐵式結構不變，每條鐵線上都備有鐵罐，出鐵時放鐵約100 t，出完鐵后與新2 號爐進行兌鐵。

2 高爐開爐

2.1 點火送風

8 月14 日08：06 送風，送風前堵12 個風口，送風面積為0.2534 m2（全風口面積0.4097 m2）。送風風量1600 m3/min，送風比為0.5，風壓48 kpa，風溫733℃，09:16風口全亮。加風至2000 m3/min，風壓72 kpa，風溫950℃。18:10 煤氣成分合格，引煤氣至布袋除塵，風量加至2500 m3/min，風壓119 kpa。在軟熔帶形成過程中，控制壓差在100 kpa 以下，平衡好壓量關系，逐步增加風量，當耗風量達到410 萬m3時出第一爐鐵。渣鐵順利排放后，恢復節奏加快：開風口、加負荷、噴煤、使用富氧，至17日14:06開最后一個風口，進行全風口操作，累計使用84小時，其操作參數見圖2。

圖2 高爐開爐84小時操作參數趨勢

2.2 強化操作

新1 號高爐送風點火后隨著高爐捅風口加風操作，氧量、負荷的變化，煤氣十字測溫的分布、冷卻壁溫度的分布，軟熔帶的形狀及位置等都會發生較大的變化，要保證上下部制度的合理匹配，布料矩陣上必須相應調整，其調整思路為以“兩道氣流”的氣流分布為指導思想，以中心氣流為主的適當邊緣的分布模式：

經過各項制度的調整，送風后第五天產量突破8000 t/d，次月產量達到8700 t/d，開爐后一周及次月經濟指標見表2。

表2 新1#爐開爐一周及次月經濟指標

3 結論

北營新1 爐爐缸澆筑檢修是在鋼鐵市場形勢極其嚴峻的背景下開展的，其檢修的高效性和開爐的準確性對集團公司的運營結果至關重要。本次檢修開爐操作主要收獲有以下三個方面：第一，做好大修時檢修設備的安裝及驗收工作及送風前的設備試運轉工作，確保了設備的可靠性，避免二次休風及減風，延緩爐況恢復或者惡化爐況的現象發生；第二，開爐前，積極轉變操作思路，根據澆筑爐缸的特點合理制定開爐方案，合理調整全爐焦比及爐溫，為快速加風、降焦比提供有力保障。送風后合理搭配風量與批重、負荷、噴煤等的關系，為爐缸快速蓄熱、繼續加風強化創造有利條件；第三，準確計算渣鐵生成量、開鐵口時間及順利出鐵，保證了高爐的快速強化。