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2 号高炉炉身中下部结瘤原因分析及处理 湘钢-高炉炼铁人
摘  要  从原燃料条件和操作制度两方面分析了高炉结瘤事故发生的原因和处理方法 , 认为炉温、烧结矿碱度大幅波动是高炉结瘤的基础 , 原燃料差是导致结瘤的直接原因 , 并对此提出了解决意见。
关键词  高炉  炉身结瘤  炉温  原燃料
1  概况
湘钢 2 号高炉 (750m3) 于 2001 年 5 月 15 日开炉 , 高炉投产后取得了较好的生产水平 , 如 2003 年年平均利用系数达 2. 635 、焦比 402 kg/t 。由于不断的强化冶炼及开炉初期水压不够 , 导致高炉上部 12段冷却壁开炉不久即全部损坏 ; 2004 年 2 月以后 ,由于湘钢炼铁厂生产结构的调整和原料市场的变化 , 2 号高炉使用的原燃料条件性能变差 , 生产能力难以充分发挥。 2004 年 3 月底 , 高炉长期休风 12天后恢复不理想 , 9 月两次计划休风 4 天处理风机 ,又均提前 2 天送风 , 导致高炉炉温大幅度波动。到年底休风观察发现高炉炉身上部 1 ~ 9 号风口间在不同程度上有结厚现象 , 料面向卷扬侧 ( 西侧 ) 形成斜坡 , 相差近 1. 5m, 高炉结厚或结瘤已经发生。
2  结瘤原因分析
炉墙结瘤根本原因是炉内已熔化的炉料重新凝结在炉墙上 , 与炉墙耐火砖牢固地结合在一起 , 并导致部分区域炉料停止运动 , 从而严重破坏高炉正常冶炼进程。 2 号高炉结瘤的原因有以下几个方面 :
2. 1  设备故障多 , 休风率高
2004 年 8 月 31 日到 9 月 1 日因处理风机休风2355min, 而高炉按照休风 4 天装休风料 ; 9 月 28 ~30 日又因处理风机休风 2600min, 高炉同样按照休风 4 天装休风料。二次休风均提前送风 , 导致高炉炉温大幅波动 , 送风初期生铁中 [ Si] 含量分别为0. 22% ~ 1. 43% 和 0. 32% ~ 1. 34%; 与此同时 , 送风后均出现风口大面积损坏的情况 , 导致高炉反复休风。由于高炉炉温的大幅波动和反复休风 , 导致高炉软熔带快速地上下波动 , 为熔化的炉料在上部重新凝结创造了条件 , 因此从 2004 年 9 月份以后 ,高炉出现明显偏料情况 , 技术经济指标有一定下滑 ,
高炉结厚已经发生。
2. 2  高炉入炉矿石、焦炭质量差
2 号高炉长期使用外购焦 , 强度差 , 原燃料粉末多且炉料结构变化频繁 , 这些是高炉结瘤的重要环节。 3 号高炉于 2005 年 2 月 17 日投产后 , 达产达效速度很快。点火后 , 高炉利用系数超过 2. 0, 这样原燃料的原有平衡遭到破坏 , 2 号高炉必须大量使用质量差的原燃料 , 促成了高炉由结厚向结瘤发展。
(1) 焦炭质量对高炉结瘤的影响。外购焦的粒度、热强度、焦末、水分等指标均劣于自产焦 , 而且波动较大。由于外购焦来源广、需要长途运输、露天存放以及反复倒运等 , 导致外购焦存在水分高、灰分高、焦末多等缺点 , 而且波动大 , 如水分波动在 10%左右、焦末波动在 8% 左右、 M 40 的波动也超过 10%以上。外购焦与自产焦情况见表 1 。

(2) 烧结矿质量差及碱度变动频繁。供给 2 号高炉生产的烧结矿由一烧 (24m2 小烧结机) 生产 , 一烧烧结矿由于工艺及设备存在不足 , 烧结矿质量较二、三烧烧结矿质量差 , 强度低 , 粒度小 , 成分不稳定。一烧、二烧和三烧烧结矿性能见表 2 。

经过皮带运输 , 入炉前粉末已高达 15% 左右 ; 入炉烧结矿粒度 < 10mm 在 35% 以上。烧结矿 R 2 变化频繁 , 月调 R 2 超过 10 次 , 导致高炉频繁变料 , 从而导致高炉软熔带波动 恶妻在身边, 促进了炉瘤的长大九岁人生。
(3) 入炉粉末多且炉料结构变化频繁。矿石性能见表 3 。不仅烧结矿粉末多 , 而且其余矿石粉末也比较多夏夷则。 2004 年 9 月以后 , 高炉使用了部分南非块矿 , 其粉末较少 , 同时当时天气晴朗 , 有利于矿石过筛 , 全厂月筛下矿粉 1. 3 万 t, 按计算粉末筛下率达到 80% 以上 ; 而 2005 年 2 月后 , 由于天气原因 , 矿石筛下率明显下降 , 月筛下矿粉只有 3000 ~5000 t, 矿粉筛下率在 30% 左右 , 致使 2 号高炉入炉粉末增加 5% 以上。由于矿石来源多 , 抵达不均匀以及烧结矿 R 2 的频繁变化 , 从而使高炉矿石配比变化也频繁。炉料结构频繁调整导致高炉软熔带频繁波动。 2005 年 3 月份 , 高炉熟料率进一步下降 , 仅能维持 77% 左右 , 比 2 月下降 6% , 块矿配比因此进一步增加 , 加上块矿品种多 , 高温冶金性能相差较大 , 使炉内的软熔带过宽 , 高炉透气性更差 , 而且炉料结构变化过为频繁 , 软熔带位置上下波动 , 使已熔化的矿石在上部粘结 , 加剧了炉瘤的增厚并扩大。

2. 3  高炉操作制度对结瘤的影响
由于湘钢高炉历史上结瘤的事故很少发生 , 尤其是随着条件的改善和操作水平的提高 , 高炉结瘤基本消除 , 因此在高炉操作中对结瘤没有充分的思想准备 , 未及时采取相应措施 , 使瘤体进一步增大。
(1) 炉料与风量不相适应。炉身上部 12 段倒扣冷却壁已全部损坏 , 并有部分脱落 ; 且操作上一味采用高压差 , 形成炉料与风量不相适应 , 对煤气流分布影响较大 , 时常出现边缘气流和管道。 9 月以后 ,由于天气好转且块矿筛分效果很好 , 特别是 11 月份3 号高炉停炉以后 , 2 号高炉熟料率增加 , 外购焦入炉量大大降低 , 入炉粉末含量大大减少 , 因此高炉顺行状况一度好转 ( 见表 4) , 炉墙结厚的隐患被忽视 ,为以后恶化为结瘤埋下了隐患。

(2) 冶炼强度与炉料透气性不相适应。在入炉粉末增多 , 炉料透气性差的情况下 , 应适当控制冶炼强度 , 防止过吹。但实际操作中为追求产量 , 强求吹风 , 忽视顺行 ,陈杏衣 造成了过吹悬料、崩料及管道行程 , 从而导致送风制度波动 , 并造成热制度剧烈波动。
(3) 造渣制度不合理。由于对生铁一级品率的要求逐年提高 , 高炉炉渣的碱度亦逐年上升 , 且渣中MgO 含量维持在9.0% 左右 , 而 Al 2O3含量偏高(16% 左右) ,
使炉渣流动性较差。过高的炉渣碱度影响了炉渣排碱能力 , 使碱金属在炉内挥发、循环、富集 , 不但影响焦炭强度和炉衬寿命 , 而且炉料中的粉末以及沉积碳素凝结形成炉瘤。
(4) 冷却强度与冶炼强度不相适应。炉身上部冷却壁采用常压水冷却 , 因水压偏低冷却强度不够 ,高炉上部 12 段冷却壁随着高炉冶炼强度的提高 , 开炉不久即全部损坏 , 冷却壁破损情况见表 5 。由于冷却壁漏水 , 炉料中大量粉末也粘结在炉墙上 , 炉瘤不断长大。
3  结瘤的处理
自 2005 年 4 月 1 日降料面发现炉身结瘤起 , 就针对结瘤采取了工艺调整、洗炉和炸瘤等措施 , 彻底消除了 2 号高炉结瘤。
3. 1  高炉工艺调整
(1) 上部调剂。缩小矿批 , 布料角度由 33. 5 °~35 °调整为 32 ° , 调整后的布料角度为 a O 32 ° (8) a C32. 5 ° (3) 30. 5 ° (3) 28. 5 ° (2) 21. 5 °(2) ,这样既发展

边缘煤气流 , 又不堵塞中心 ; 同时 , 减轻焦炭负荷 , 焦炭负荷由 3. 96 t/t 下降到 3. 71 t/t 。
(2) 下部调剂。缩短风口长度 , 风口长度由450mm 逐步缩短到 410mm 追风电影网。采用短风口后 , 初始煤气流得到调整 , 边缘煤气流发展。确保足够的风速( >150m /s) , 并利用休风机会调整风口进风面积。
(3) 中部调剂。针对冷却系统冷却水量偏大和水温差偏低的现象 , 将炉身冷却水量减小 15% ~20%; 并将损坏的冷却壁卡死 , 避免漏水。
(4) 制定合理热制度。根据焦炭质量变化 ,[ Si] 含量控制在 0. 38% ~ 0. 50% , 铁水温度则保持在 1440 ℃以上 , 使炉缸具有充足的热量。
(5) 严格控制压差。操作中严格控制压差范围在 130 ~ 140 kPa, 以适应焦炭质量的波动 , 确保高炉稳定顺行 , 取得了一定的效果。
3. 2  洗炉
结瘤后 , 洗炉是处理结瘤的必要过程 , 一方面洗炉可以清除高温区瘤体 , 降低结瘤对高炉生产的影响 , 减少炸瘤量 ; 另一方面充分洗炉可以加快炸瘤后高炉的恢复进程。在洗炉过程中 , 必须注意确保炉缸安全 , 避免洗炉过头。在发现结瘤后 , 2 号高炉采取每批矿石加萤石 150 kg 进行洗炉 , 取得了一定效果。
3. 3  炸瘤
(1) 结瘤位置的确定。由于炉身上部水温变化不大 麻辣双娇 5, 我们采用红外测温枪对炉体外部进行测量以确定结厚的部位及大小 , 测量结果如图 1 、图 2 、图 3所示。

由图 1 、图 2 、图 3 基本确定结瘤的位置在 15 、16 、 1 ~ 9 号风口之间 , 结瘤的根部在 9 ~ 10 段冷却壁之间 , 上部在 11 段冷却壁位置。 2005 年 4 月 1
日利用计划休风的机会降料面至 9m, 发现结瘤情况与分析结果基本一致。
(2) 炉瘤的形状。炉瘤的形状为环形瘤 , 结瘤情况见图 4 。从现场情况看 东城卫修 , 炉瘤为环形 , 在不同高度分为三层 , 估计为不同时期形成。由于高炉经历多次炉温大幅波动 , 每次的波动幅度又有差别 , 加上高炉炉料结构的频繁波动 , 导致高炉在不同位置形成三层环状瘤体。下层瘤体以下部位炉体比较干净 , 说明炸瘤前的洗炉和操作制度调整起到了很好的效果。

(3) 炸瘤操作。此次炸瘤采取吊炮炸瘤的方法。料面下降 13m 左右 , 彻底露出瘤体 , 瘤体下端距料面1. 5m 左右。炸瘤使用安锑岩石炸药 , 共炸 7 次 , 使用炸药 22. 5 kg, 炸药使用量前三次为 4. 5 kg, 其余依次为 3 kg 两次和 1. 5 kg 两次仙魔道典。整个操作过程安全、有序 , 彻底炸除了瘤体 , 估计炸下炉瘤约 100 t 。
4  预防措施
(1) 应尽力避免炉温、炉渣碱度的大幅波动 , 一旦出现此种情况 , 应密切注意炉体温度的变化情况 ,发现炉身结厚应及时采取措施 , 消除结厚 , 避免结厚发展为结瘤。
(2) 高炉操作中应针对原燃料条件的变化情况及时调整操作方针 临时城隍爷 , 保持合理的操作制度 , 不应盲目追求指标 , 防止低料线、悬料、管道等事故 , 保持煤气流的均匀与稳定。
(3) 精料方面 , 首先应稳定高炉炉料结构 , 高炉配矿必须以服务高炉为宗旨 , 不能片面强调产量忽视质量 , 严格防止频繁调整烧结矿的碱度 , 必须保持炉料结构的相对稳定 , 力争块矿品种不超过两种 ; 铁厂内部应加强原燃料过筛和过筛管理 , 尽量减少入炉粉末。
(4) 定期组织排碱 , 防止碱金属富集引起炉墙结厚。
(5) 在发现结瘤后 魏圣美, 必须快速进行有效处理 , 炸瘤应果断、及时。
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