淮钢4号高炉炉缸冻结及管道行程的快速处理

淮钢4号高炉炉缸冻结及管道行程的快速处理

梁茂涛  卓勇  陈祥

 淮钢特钢股份有限炼铁厂

摘要 通过对淮钢4#高炉炉缸冻结处理过程实践进行了总结，分析了炉缸严重冻结、管道行程的形成原因以及处理过程。重点阐述了处理过程。认为炉缸冻结的处理工作应以“熔化低温物料、速排低温渣铁”为重点来开展。正是基于思路明确、思想统一的前提，炉况才得以快速恢复。

关键词 停电 炉缸冻结 管道行程 炉况恢复

江苏沙钢集团淮钢特钢股份有限公司炼铁厂（简称淮钢炼铁厂）现有四座高炉，年产300万吨生铁，其工艺装备运用同行业比较先进的干法除尘、PW串罐无料钟炉顶、焦丁回收、TRT余压发电等技术装备。其中4#高炉炉容450m3，设有15个风口。2010年5月大修投产以来，高炉各项指标良好，平均利用系数达4.03t/(m3.d)，焦比364.2kg/t，煤比162kg/t（烟煤比例50%）。2014年8月7日因供电系统故障，4#高炉因长时间休慢风、无计划停煤等原因导致高炉炉缸严重冻结。

1 炉缸冻结及管道行程事故过程

2014年8月7日22:40因供电系统故障，供电局突然断电，造成3#、6#高炉风机跳闸，各高炉冷却系统、炉前、加料等设备均受到严重影响，同时电炉、转炉及制氧全部停产，铁水罐周转严重紧张，高炉被迫依次轮流无计划休风。其中4#高炉从8日凌晨3:20至9日23:45被迫无计划休风，合计休风2665分钟，休风后料线深达6米，炉内剩余铁量约80吨，渣量约30吨。复风后补焦6批（之间有隔两批正常料，计30吨焦炭），退负荷至1.8，复风40分钟后出铁困难，炉前主沟撇渣器冻结，之后相继发现1#、3#、6#风口小套、8-15 冷却壁（炉腰上部）凸台损坏。炉内出现管道、冷悬料现象，炉外渣铁出不来，风口涌渣，8月10日12点20分仅余2#、14#风口进风，其余风口全部自动灌死，炉缸冻结已成事实。在处理炉缸冻结及管道行程过程中，由于措施到位，恢复总体较为顺利。

2 炉缸冻结原因

2.1长时间无计划休风及休风前慢风、亏料线、停煤

跳电后因高炉冷却系统、炉前、加料等设备均受到严重影响，加之电炉转炉及制氧全部停产，铁水罐周转困难，高炉只能慢风维持生产，无计划休风前高炉料线深达6米，计算炉内剩余铁量约120吨，渣量约35吨。长时间无计划无计划休风及休风前慢风、亏料线、停煤，导致炉缸热量损失巨大，是此次冻结事故的主要原因。

2.2受停电影响个别冷却设备损坏漏水

三只风口小套、一块冷却壁凸台出现损坏漏水时，车间尽管及时组织查漏，但判断不准，控水滞后，在恢复供电高炉复风后因局部漏水出现强气流等失常征兆时才开始加派人手处理，加剧了炉温向凉的趋势。冷却设备漏水是此次冻结事故的诱因。

2.3高炉操作人员预计不足

高炉操作人员没有充分意识到复风后渣铁温度会严重不足（复风后铁水成分见表一），在渣铁流动性极端恶化的情况下，炉外没有提前做好临时撇渣器以及将铁沟用黄沙等材料铺垫起来，致使主沟、撇渣器全部凝死，短时间难以清理，延长了出铁间隔时间，导致炉内冷渣铁越积越多，延误了高炉恢复时间。

表一   复风后铁水成分

3 炉况恢复处理过程

3.1 制定恢复方案

炉缸冻结形成后，厂领导迅即组织炼铁技术骨干召开专题会，集思广益，制定了科学而严密的恢复方案。

3.1.1休风处理冷渣铁

休风卸下所有吹管，组织炉前清理风口，要求拉下铁口两侧（1#、15#）风口中小套，用氧气向下与铁口烧通，向左右与两侧风口特别是与2#、14#风口烧通。同时要求其余风口用氧气烧到完全见到红焦为止，烧开后除铁口两侧四个风口其余全部用泥堵死。处理过程中要尽可能的向外融化、排放冷渣铁，以扩大炉缸的内部空间。

3.1.2 优化出铁方式

此次炉缸冻结较为严重，风口平面上方至腹中上部聚集较多的冷渣铁，加之供电压力原因冻结休风后距复风时间较长，理论上来说应采取保守的出铁方式——风口出铁的方式（淮钢高炉无上渣口）。但经过激烈讨论后，厂领导大胆采用并细化了从铁口出铁的方案。

3.2处理过程

3.2.1休风期间的预处理

8月11日高炉休风卸下所有吹管，抽调生产骨干组织炉前清理风口，风口用氧气烧到完全见到红焦，烧开后除铁口两侧四个风口其余全部用泥堵死。1#、15#风口用氧气向下与铁口烧通，烧风口过程中，从风口流出冷渣铁量约8吨，铁口两侧风口与铁口烧通后炉内流出冷渣铁量约90余吨，共计处理冷铁约100吨左右，基本未见渣。根据计算，炉内冷铁大部分已经放完，因炉渣熔点高，但大部分冷渣滞留在炉缸及风口上方。8月13日凌晨5：00主沟、撇渣器冷渣铁处理完毕。

3.2.2 设法提高炉缸温度及铁口区域温度，减少热损失。

复风前向风口烧空的空间内装入焦炭、萤石、食盐若干。采用铁口两侧两只风口全风温送风，同时，为减少冷却系统的热量损失，控制炉底水量至最小量，炉腰水压由0.26MPa控制至0.20左右，炉身水压由0.23MPa控制至0.15MPa左右。复风后用空焦补齐料线。

至此高炉基本具备复风条件，但因天气持续高温，供电系统压力较大，领导小组决定待供电系统压力有所缓解后复风继续处理炉缸冻结事故。

3.2.3复风后处理过程

8月18日供电系统压力逐渐有所缓解，4#高炉具备复风条件，开铁口两侧风口（1#，15#）送风，复风后东料线1.7m，西料线2.05m，补焦28吨，装制为：CC↓OO↓（料批16吨），，风量350m3/min，风压55kPa。至8月19日9:40，铁口零角度出铁计8次，前3炉基本未见渣铁，适当大喷铁口，第四炉次开始，冷渣融化，铁水含【Si】上行至3.0%左右，但物理热不足，炉渣粘稠。至第6次铁，开始上行，第8次铁后流动性基本得到保障。根据渣铁温度成分，风口工作状况观察分析，炉缸渣铁达到开风口条件，8月20日9:40-11:30分别开风口2#、3#、13#、14#。出铁2炉后，于18:00休风开风口4#、5#、9#、10#、11#、12#。开风口后，出铁正常，至此，炉缸冻结事故基本消除。但炉况不稳，冲塌料频繁，料尺偏差严重，东尺0.5m，西尺3-5m，出现管道行程。炉外出铁情况及渣铁成分见下表：

表二：出铁炉次及出铁量

表三：炉渣成分

表四：铁水成分

3.2.3 炉况的恢复-管道行程的消除

8月20日6:00计划休风，修补因处理冷渣铁而损坏的主沟、撇渣器。补焦28吨。利用休风机会开剩余的6#，7#，8#风口，至此，风口全开。休风后打开炉顶点火孔观察料面发现，料面偏料严重。东南面4#、5#风口上方料面较高，西北面在深度达3m，北面10#，11#，12#风口上方出现炉料粘接，深度不详（详见右图——料面实况图）。

3.2.4 处理管道行程过程

第一阶段：采取定点布料压制管道。8月20日晚23:50开始复风，调装料制度缩小布料角度至，矿批缩至12t，负荷维持1.8t/t，考虑休风时间长铁口难开，炉前出铁用氧气平烧铁口，1:20分放出渣铁，铁量40吨，渣量30吨，与炉内理论量基本吻合。加风至500m3/min时管道出现，遂采取定点210°角布料，压死管道，高炉悬料。8月21日3:50加风至700m3/min，加速燃烧下部焦炭形成大的空间破坏管道，4:20分高炉崩料后管道再次形成。后续200°角定点布料一批，炉况出现反复，管道未能消除。

第二阶段：采取坐料破坏管道。 8月21日8:00早班出第一次铁，大喷铁口后采取坐料破坏管道，因管道行程风口工作不均衡，减风至180 M3/min时 14#风口自动涌渣灌死。料坐下后加风至500m³/min管道复又出现，说明坐料未达到预期效果。 9:35分14#风口自动烧出，同时烧坏中、小套，休风处理。打开人孔观察料面，偏料仍较大，观察管道依旧存在。

第三阶段：堵部分风口以期消除管道。经分析，因炉缸冻结后炉内渣铁量大，风口灌死后大量炉渣凝结在风口上方，随复风后因所开风口较少，在前期冶炼进程中，尽管炉缸冷渣铁基本排出炉外，但炉缸冻结期间风口上方仍然存在大量低温炉渣，阻碍煤气上行，大部分煤气流向相对疏松的13#、14#风口上方，形成管道，正常操作短期难以消除，故采取重新堵相应风口的方法融开其它风口上方凝结炉渣。

8月21日14:20复风，复风后炉况前期仍不理想，悬料，考虑炉墙粘接脱落后融化吸热及管道热量损失可能引起炉温大幅度下行，集中加空焦10批，风量700 m³/min。18:49分，高炉出现大崩料，布料溜槽同被吹落，被迫休风更换。休风后观察炉顶料面，料线深度达5m，南北偏料明显缓解，目测炉墙上部粘接物全部脱落，从料面观察原管道处有消除现象，整体料面布局明显好转。相应捅开2#、5#风口，19:10复风，补焦5批，风量稳定600m3/min，炉况好转，炉前出铁正常，第三炉铁炉内粘接物下达炉缸，炉温明显下行，【Si】含量从3.2%下降至1.4%，因管道消除及后续补焦及时下达，渣铁物理热上行较为充沛。8月22日9:00、13:00两次加负荷调节。17:50开8#、13#等剩余风口，风量达到1340 m³/min，启用储铁沟、主撇渣器，炉内加负荷至3.6t/t，13:30开11#风口，同时高炉恢复喷煤富氧，至此高炉完全恢复正常生产。

四 经验总结

1、炉前出铁：长期无计划休风，炉前储铁沟应改为临时干沟、临时撇渣器。处理炉缸冻结的前几次铁，尽量大喷铁口，使煤气流尽可能多的加热炉缸及铁口区域，提高温度，为下次铁顺利出铁提高条件。同时，在复风前在主沟铁口区提起架设枕木点燃，用钢板压实，好处有二：一是点燃复风后铁口喷出的煤气流，保证人员安全，二是借助铁口喷出的高温煤气火烘烤无水泥炮。

2、风口堵泥：在炉缸冻结处理期间，风口堵泥尤为重要，既要保证不能被吹开而烧坏风口或引起炉温下行，又要保证能在需要的时候能及时捅开，本厂用耐火泥和焦末按比例混匀使用，效果较好。

3、冷却水检查、控制：因停水停电导致的休风，在来水及复风期间，应及时组织人手组织力量查漏。查漏措施不得力对本次炉凉的形成起了推波助澜的负面作用。复风期间要根据风压实时控制各部位水压，保证水压略高于风压，减少热量损失，降低高炉结厚的机率。

4、堵风口：本次处理事故过程中，在被动休风时领导小组能果断采取针对性地堵部分风口的措施，为快速纠正高炉操作炉型、消除管道行程起到画龙点睛之作用。

六 结语

本次炉缸冻结主要受停电导致低料线长时间无计划休风等影响，加之本次炉缸冻结在处理过程中受外界影响，形成二次长时间休风，复风后又形成严重的管道行程，给高炉恢复增加了一定的难度。值得庆幸的是在复杂多变的困难面前，厂领导小组通过制定完整、科学的方案，事故处理过程的工作重点应抓住炉前冷渣铁的排放清理，炉内集中补焦，快速提高渣铁温度。同时人员安排合理，在处理的过程中确保人身的安全。