新型扇形布料技术在炉型调整中的运用

新型扇形布料技术在炉型调整中的运用

胡小清 王维 肖缘剑

（方大特钢科技股份有限公司）

摘 要：对方大特钢3#高炉的炉况波动、特点以及恢复情况进行了描述，介绍了新型扇形布料技术的开发和在修复炉型中的应用。

关键词  高炉 塌料 新扇形布料 炉型 煤气流

1 前言

方大特钢3#高炉(公称容积510m3) 是由原450m3高炉大修扩容改造而成，于2010年11月23日投产。自2012年2月10日开始，炉况出现异常，频繁出现悬、塌料、管道行程以及炉凉，顺行难以保证，产量及各项指标大幅下滑。炼铁厂于2013年1月29日至2月3日对其进行喷涂造衬处理，但效果不佳，炉况顺行依然较差。为尽快解决顺行，恢复3#高炉各技术经济指标，2014年3月18日对其进行降料面停炉中修，开炉后3#高炉生产波动局面并未发生改变，炉况失常仍频繁发生，各种调剂手段均无明显效果。为此炼铁厂开发出一种新型扇形布料方式，通过调整并稳定煤气流，以达到修复炉型的作用。经过近半年的恢复与调整，3#高炉炉况得以稳定顺行，冶炼得到逐步强化，各项技术经济指标大幅改善。

2 3#炉炉况特征

2.1生产技术经济指标状况

    在开发出新型扇形布料前，针对3#高炉炉况特点，虽然针对性地采取了上部调整装料制度、下部改变送风制度、喷涂造衬以及中修等一系列的措施，顺行始终无好转，各项技术经济指标日益恶化，产量以及煤比急剧下滑，焦比大幅升高（3#高炉前期各主要指标见表1）。

表1  3#高炉前期各主要经济指标

2.2炉况特点

3#高炉炉况长期不顺，由于设计炉型原因以及频繁处理炉况，使操作炉型难以形成，甚至进一步破坏了操作炉型。当时炉况的主要特点有：（1）煤气流不稳定，整体气流发散无力，无主导气流；休风观察料面，发现中心气流不在炉料截面中心，且在生产过程中时常上下左右偏移；边缘气流，西南面顶温高且高温带宽，北面无气，调整装料制度以及下部风口均无效；（2）顶温高，且四点温度分散，差值大，顶温基本在250℃～350℃波动；（3）压量关系极易不对称，风量大，料慢，透气性指数高，减风时常减不到风量，易产生管道行程；（4）渣皮不稳定，特别是炉身中下部，大面积掉渣皮，导致局部炉身测温热电偶温度瞬间升至最高500℃；（5）炉缸不活，铁水温度难以保证，来渣时间短，甚至先来渣后来铁，出铁量以及时间不均匀，易突然来风；（6）偏尺严重，北尺深，南尺浅，定点布料后不久又再次出现；（7）频繁悬、塌料，亏料严重，难有正常料线，即使全焦冶炼仍不止（3#高炉悬、塌料情况见表2）。

表2  3#高炉悬、塌料次数

2.3炉况、炉型的判断与分析

设计炉型是否合理直接影响到开炉生产后煤气流的分布，从而影响正常生产时操作炉型的形成与维护。在2014年3月18日中修停炉后，经实测发现高炉炉喉布料中心线与炉缸中心偏离达120mm，造成下料中心线较炉体中心线偏北，使得北面的布料较炉墙近，边缘过重；南面布料远离炉墙，边缘过轻；料面产生偏析，最终形成北面长期无边缘气流，而南面边缘气流旺；而中下部冷却壁的烧损和渣皮的不稳定又进一步加剧了气流的偏移，最终形成北面结厚，南面侵蚀的操作炉型。

3 布料专利技术的开发和使用

根据实际炉型及缺陷，分析认为尝试通过人为布料偏析，以控制煤气流，实现炉型的自我修复。传统的扇形布料，要求炉顶布料器在短时间内要进行制动和正反转的转换。在实际使用中，炉顶布料器在进行制动和正反转的转换时，由于惯性的作用，产生机械冲击，驱动电机在这一瞬间形成一个很大的冲击电流，引起电器过载跳闸，使得扇形布料无法进行实际应用。

为了能实现扇形布料，开发人员取消了炉顶布料器的来回往复运行，将运行轨迹设置成单方向旋转，在每一圈的旋转中设定两个旋转速度，一个是正常旋转速度，一个是扇形旋转速度。扇形旋转速度使用区域的起始角度和终止角度可以根据炉况要求调整，布料器进入或离开扇形旋转速度使用区域，旋转速度按设定值进行调整。这样，通过两个布料旋转速度，实现两个区域布料量的差异，达到不同区域的精确布料，即通过布料旋转速度的变化，实现布料时间和布料流量的控制。

3#高炉溜槽正常旋转速度为1000r/h，初期使用中采用扇形布焦调整焦窗厚度来纠正气流，设定扇形转速850r/h，区域140°～300°（逆时针）。使用一段时间后，为保持整个焦窗厚度的均匀稳定，改为扇形布矿，设定其扇形转速为850r/h，区域180°～280°（顺时针）。通过旋转速度的不同，实现在设定区域内布料量增减，达到了抑制西南面气流，引导东北面气流的目的。同时根据气流变化，适时调整扇形转速和区域，进一步合理引导煤气流分布，结合上下部调剂等措施，最终实现操作炉型的合理化。

4 整体改善及调整，促进炉况及炉型的修复

4.1改善原燃料质量

由于各种限制因素，3#高炉所用焦炭均为外购焦炭，焦炭品种多、质量参差不齐，堆放无序。为保其炉况的恢复，炼铁厂按照单一、稳定、优化的原则制定供焦方案，形成单一、稳定的焦炭保供与卸取场地，使其质量稳定。同时雨天从副跨送焦，减少水分波动的影响，质量最好的外购焦和质量优异的外购球团优先供给3#高炉使用，极大地稳定了原燃料结构，为进一步调整奠定了基础。

4.2装料制度与送风制度调整

2014年7月份，开发出新型扇形布料后，充分利用无钟布料溜槽的灵活性，通过程序实现布料可控，调整炉顶布料量，改善料面偏析，同步结合小角度、等角度单环布料，在适当发展边缘的基础上，抑制南面边缘气流，引导北面边缘气流。2014年8月22日开始，整圈边缘气流全部出现，后期在炉况顺行的基础上，分阶段加大布料角度，抑制边缘气流，发展中心气流，活跃炉缸，改善初始气流分布。通过气流的纠正，炉顶四点顶温差异逐渐缩小（扇形布料后炉顶四点顶温情况见表3）。

表3  采取扇形布料前后顶温情况，℃

在下部调剂中，主要以调整风口长度、面积为手段。在初期的调整中，采取长期堵易产生边缘管道部位的9#、10#风口，并在铁口两侧使用短风口同步加大风口面积；其它部位，特别是边缘局部发展的西南侧，使用长风口同时缩小风口面积。在气流得到纠正、炉况逐步稳定后，分阶段打开9#和10#风口，于2015年4月10日实现全风口作业（风口参数情况见表4）。

表4  3#高炉风口参数情况

4.3热制度及其它操作制度

    在调整恢复期，要求精心操作，以控制风量以及透气性为主（堵9#、10#风口时控制风量≤ 1450m3/min，透气性≤12，热风压力≤275kPa）。在超过上限后，减风必须减至压量关系对称或者透气性在控制范围；炉温控制在0.5～0.8%，铁水温度≥1450℃，碱度控制在中下限，铁水温度不足时必须补加净焦以提高炉缸热量。同时在炉缸中心温度过低时，及时采用锰矿洗炉，消除炉缸石墨碳堆积，活跃炉缸。全风口作业后，风量上限控制≤1550m3/min，透气性控制≯12.5。

4.4冷却制度

    由于在恢复期采用发展边缘，引导北面边缘气流的装制，炉墙长时间受边缘气流的冲刷，炉身中下部冷却壁烧损比较严重。在冷却制度上主要是采取在烧损部位逐步打铜冷却棒，砂洗其它部位完整的冷却壁，同时将冷却水流量由1900m3/h提高到2100m3/h。

5 稳定及强化

在使用新扇形布料纠正炉料偏析后，两股气流逐渐趋于合理化，各种调剂手段也逐见成效，得以实现基本的稳定和逐步强化。

5.1第一阶段稳定期

2014年9月至2015年3月主要为稳定期，悬、塌料仍未消除，但次数大幅减少（见表2）；14.6m和17.4m炉墙温度逐渐降低，波动幅度减小。高炉主要思路以稳为主，主要手段与恢复期基本一致，仅以微调新扇形布料的方式，继续养护炉型。

5.2第二阶段强化期

2015年4月开始，鉴于炉况稳定性已经较强，开始对3#高炉进行逐步强化冶炼，各技术经济指标日益改善（见表5）。

（1）扩矿批。4月12日开始逐渐扩矿批，由15t分阶段扩至目前的19t。

（2）提高风压、风量。随着矿批的增加，分阶段开9#、10#风口，并逐步提高风压，增加风量，热风压力由最初的270kPa提高至285kPa。

（3）调装制。4月20日开始逐渐尝试“6+1”（6为最初的扇形小角度，1为大角度全单环），并向“3+1”、“1+1”过渡，最终于5月27日实现取消扇形全单环布料，6月1日开始采用大角度多环布料，煤气分布更为合理，利用率升高明显。

（4）提高顶压，增加富氧，增煤比，加重焦炭负荷。顶压由130 kPa提高至142 kPa，富氧由1000m3/h增加到3000m3/h，煤比逐渐提高至140kg/t左右。

表5  3#高炉稳定及强化期各项指标情况

6 结语

新扇形布料是针对异常炉况以及设计炉型的不足采取的一种特殊布料制度，能有效地根据炉况及气流状况控制高炉煤气流。方大特钢3#高炉新开发的变速式布料有效地完善了扇形布料的方式，实现了灵活、可调、可控的布料要求，在特殊炉况的处理和修复设计炉型的不足上具有非常强的实践意义。

7 参考文献

[1]  周传典.高炉炼铁生产技术手册[M].北京；冶金工业出版社，2002.