1. 引言
永钢5#炉建于2007年,有效容积580 m³。2007年2月投产。2016年3月25日5#高炉封炉10天,进行中修。虽然5#高炉成功封炉,但在离休风前一个多小时内连续出现崩悬料现象(所谓高炉崩料,是指炉料难行或短期停滞后又自动突然下降的现象,是高炉内煤气流的上升与料柱的下降运动不相适应的表现 [1] ),至休风前共出现三次悬料,造成高炉休风时间延长、经济损失严重,此现象确实值得深思,现就五号高炉当时的操作进行分析和探讨。
2. 加封炉料前后高炉炉况变化及操作情况
2.1. 加封炉料之前几天的高炉操作情况(批重变化)
5#炉在休风前几天,负荷正常维持在4.35~4.4之间,在3月21日,将负荷降至4.0,此负荷一直维持到3月24日晚8时,又将负荷退至2.65,全焦冶炼。全焦冶炼后,炉况顺行,炉温充沛,硅在0.5~0.8之间变动,透指维持在20~22,风量维持在1850 m3/min,压差在90 KPa左右,风压在260 KPa上下,料线正常。批重由27 t逐渐变为25 t,19 t,18 t。休风前一个班次的批重为18 t。
2.2. 加封炉料后炉况趋势
3月25日夜班,计划7点左右休风。经计算后,确定首批封炉料于2点40加入炉内。加封炉料前风量1850 m3/min,压力260 KPa,顶温在120℃~180℃范围内波动。在加完几批封炉料后,顶温上升,高达400℃,料线不明,被迫减风至1700 m3/min控制料线。封炉料于5点10分左右加完。此时炉况没有大变化。封炉料2点41分为:焦6840 kg × 13批,3点31分空焦:(约6840 kg/批 + 萤石400 kg/批 +白云石100 kg/批) × 10批。加完后,加正常料。至六点左右,炉况开始出现波动。顶温出现分叉,且偏高,局部气流不稳,压力冒尖、不平稳。出现悬料现象,至休风前共出现三次悬料。
2.3. 封炉前炉内操作变动
3月24日上午9点30分,此时矿批为19 t。负荷2.65,计算碱度R2为1.08,装制为CC↓OO↓ C 28°26°24°15° 6 3 2 4 O 29°27°25° 4 4 4,至25日凌晨零点30分,调a角为CC↓O O↓C31°29°27°15° 6 3 3 4 O30°28°26° 4 4 4。至四点30分,缩矿批为18 t。负荷于夜班接班后降至2.6,计算碱度R2为1.01。
3. 崩悬料的原因分析
对5#高炉休风前出现崩悬料重点从原燃料条件、炉温、封炉料的加入、渣碱度、布料制度五方面入手,分析5#高炉加封炉料后出现崩悬料原因。
3.1. 原燃料条件
常说高炉“七分原料,三分操作”,精料是高炉稳定顺行的基础,2016年1~3月5号高炉人炉焦炭和烧结矿质量总体保持稳定(见表1、表2),虽存在小幅度质量波动现象,但总体而言,入炉原燃料质量较稳定,能够满足高炉稳定运行的要求。
3.2. 炉温波动对后期炉况顺行有着一定的影响
休风前必须保证炉况稳定顺行,并将炉温适当的做高,以保证封炉时有充沛的炉温基础 [2] ,故加休风料前要保证生铁成份[Si]至0.55%~0.65%水平,25日夜班接班时,其上一班中班出铁情况如表1所示。
由表3可以看出,其炉温基本上达到预期要求。25日夜班生铁成分[Si]含量分别为0.89%、0.92%、1.07%、1.71%,炉温呈上升趋势,而且最后一炉的炉温上升幅度比较快。上升这么快的原因与后期减风赶料线有关,因为风量减幅达200 m3/min,但是纵观几天的操作变化来看,单纯的炉温上行不单单是造成悬料的主要原因,但肯定对炉况顺行有一定的影响。
3.3. 大批封炉料的加入是导致悬料的诱因
封炉料所加的原则是炉缸(110 m³) + 净焦;炉腹/2 + 净焦;炉腹/2 + 炉腰 + 空焦;炉身 + 轻负荷料,故得出封炉料的构成是由燃料和正常料组成,根据高炉有效容积计算出封炉炉料结果如表4和表5所示。

Table 1. Yonggang 5# Blast furnace comparison of coke quality/%
表1. 永钢5#高炉焦炭质量对比/%

Table 2. Yonggang 5# Blast furnace comparison of sinter quality
表2. 永钢5#高炉烧结矿质量对比

Table 3. Blast furnace is out of iron condition
表3. 高炉休风前出铁情况

Table 4. Fuel of sealing furnace/kg
表4. 封炉燃料/kg
表5. 正常料/kg
休风料加顺序为:净焦13批、空焦10批、正常料 + 空焦5批、正常料17批,利用表4、表5数据,封炉料的体积可粗计算为:(6840 × 13 + 6840 × 10) ÷ 0.55 ÷ 1000 = 286 m3。熔剂体积大约 = (0.4 × 10 + 1.0 × 10) ÷ 1.1 = 12.7 m3。进入炉内压缩后体积约为:(286 + 12.7) × 0.87 = 259.87 m3,首批料在2点41分下炉,首次悬料约在5点40分左右。从时间上计算,应是封炉料已至炉腹位置,从高炉内型看炉腹位置是倒锥型,而且炉腹位置在炉内属于高温区,因而推断大批焦炭的下达,可能是高炉难行的诱因。
大批封炉料的下达,对气流的影响较大,改变了原先层状分布,二次分布的趋势,使得气流在封炉料较长的料柱内分布改变。封炉料的体积已经计算过,煤气流的改变对炉况产生一定的影响,使得气流通过封炉料后又重新进入正常炉料,必然又寻找新的分布趋势,这种气流的变化可能导致炉况变化。
3.4. 渣碱度的变化
25日夜班接班后炉温一直上行,最后一炉的生铁成分[Si]达1.71%。而纵观一天的渣碱度R2变化,也有不合理处,分别为:1.02、1.18、1.12。一般情况下碱度随炉温的升高而升高,夜班第一炉生铁成分[Si]为0.89%,对应的渣碱度1.02,最后一炉的[Si]为1.71%,碱度没有更高,反而下降,因此推测碱度的变化是形成炉况难行的诱因。
3.5. 布料制度的变动
25日夜班接班后,将矿、焦角度同时加大,α角度的加大,相对抑制了边缘,边缘的加重,不利于炉况的平稳过度,因2.4谈到封炉料改变了气流重新分布,此时应调整减轻边缘气流的装料制度,保证炉况。
综上所述,第2.2、2.4两点影响较大,煤气流改变了,装制应随之调节,但应以减轻边缘为主,此时上部调节对理顺煤气流有着很大作用,可以大幅减轻边缘。
4. 应对措施
4.1. 控制好休风炉温
根据原燃料状况,选择好合理的焦炭负荷,控制好合理的炉温,不至于过高。适当稳定的炉温有利于炉况稳定。2016年8月18日4#高炉封炉一个月,封炉时无崩悬料现象,炉况平稳,安全休风,是个经典案例,结合5#高炉的原因分析及4#高炉顺利封炉进行总结有效措施。
首先是控制好炉温 [3] 。4#高炉在早班时退负荷至2.4,到中班时,炉温偏高,[Si]高于1.1%。预计到加休风料时可能要减风,炉温必然上行,因此,根据周期于中班22点加负荷至2.6,估计炉温在夜班2点左右下达炉缸。夜班第一炉[Si]为1.60%,第二炉降到1.08%,时间为2点30分,碱度为1.17。封炉料于12点40分开始加入,在下午2点多时到达炉身下部,此时炉温下行,有利于降低煤气体积,有利于炉况顺行。这也是没发生悬料的一个重要原因。
4.2. 控制好渣碱度
计算好休风前的理论渣碱度,合理的渣碱度有利于炉况顺行 [4] 。根据炉温的变化,及时调节碱度。同上例,4#高炉中班时根据夜班的预计炉温[Si]为1.4%,及时调节配料,调节碱度,保证碱度波动平稳,因炉温较高,计算碱度控制在1.0~1.05之间。碱度的平稳,为炉况的稳定打下良好的基础。
4.3. 控制运用好风温
根据实际炉况炉温,依据冶炼周期,适时合理的控制风温,有利于炉温的稳定 [5] ,亦有利于炉况的稳定。同上例,4#高炉预计封炉料到达炉腰时夜班接班后降风温至1050℃,休风料到达炉腰中部时,进一步降风温至850℃,并保持到休风。
4.4. 炉外组织好出铁
工长根据炉内状况,合理安排出铁次数,控制好铁口。使得休风料准时到达预定位置。另外,及时出尽渣铁,有利于炉况稳定 [6] 。判断炉料准确位置很重要,断定休风料所在位置的方法主要是根据入炉料的体积来判断。净焦体积加空焦体积加正常料体积在高炉内的体积位置,高炉体积应从上向下累计,即炉喉加炉身加炉腰。从8月18日4#高炉封炉时出铁来看,休风料到达炉腹的中上部组织出铁最合适,其时铁量很少,出完铁后喷吹铁口半小时,将炉缸杂物喷出,以利于复风后铁口工作,堵口时用有水炮泥。
4.5. 选择合适的鼓风动能
加封炉料后,料线不明,作减风处理。鼓风动能的变化,使得煤气流的分布得到改变 [7] 。选择合适的鼓风动能对炉况的稳定有很大的影响。根据休风料到达的位置适时减风。4#高炉操作中,休风料到达炉腰时减风50~100 m³/min,到达炉腹时再进一步减风50~100 m³/min,主要原则是保持炉况顺行。
4.6. 装制的变动
在上部调节的运用上,还应以发展边缘为主,目的是在休风前保持炉况的稳定和顺行,使得休风料到达预定位置。4#高炉操作时保持角度不变,直至休风。
5. 结语
休风前炉况稳定对休风料的及时下达有着很大影响,这对复风后的操作也有着较大影响。从上述情况来看,5#高炉封炉前的悬料并不是单一的原因造成的,而是多种因素的综合结果,因此在以后的操作中应运用多种手段调节炉况,使得休风达到预期的效果。以上是对这次封炉产生悬料的原因分析及应对措施的探索,只是笔者的一点看法,望专家指正。