韶钢6号高炉炉缸整体浇注及强化冶炼实践

郑继平 何勇 王彪

(1.广东韶钢松山股份有限公司 广东韶关 512123；2.中钢集团武汉安全环保研究院有限公司 武汉 430081)

0 引言

广东韶钢松山股份有限公司(以下简称韶钢)6号炉，原高炉容积750 m3,2015年改造扩容至1 050 m3，由1个铁口改造为2个铁口，由于场地限制，2个铁口夹角设计成30°分布。2017年9月炉缸侧壁温度超过高炉安全管控温度，至2019年8月份创历史新高，在2个铁口中间“象脚区”第8层炭砖温度最高，按此计算炭砖厚度仅存400 mm，已影响高炉安全生产，根据实际生产情况，韶钢决定于2019年12月5日实施降料面停炉对炉缸进行整体修复。修复内容：包括高炉炉缸及风口区域整体修复、恢复炉缸原尺寸结构、制作铁口泥包，同时对高炉内衬进行整体喷涂造衬，于12月30日6时16分成功点火开炉，历时25 d。

1 炉缸修复

1.1 炉缸修复的范围

根据停炉前生产情况，结合停炉后炉缸炉底炭砖和侧壁实际损毁情况，使用高导热浇注料对炉底炭砖和侧壁环炭砖进行修复，之后使用陶瓷杯浇注料修复炉底陶瓷杯垫，浇注侧壁使其恢复原有炭砖设计尺寸(原为无陶瓷杯壁设计、仍恢复炉缸直径为φ7 700 mm)；铁口区域同时恢复原有深度，炉缸整体浇注完毕后进行铁后泥包整体浇注；象脚区域加厚过渡，修复炉缸陶瓷杯、风口带。

随后视情况进行内衬喷涂，炉腹、炉缸以及炉窑上面一段冷却壁区域，采用某公司高炉下部炉衬研发的纳米溶胶结合高档喷注料；炉身中上部，采用具有优异抗CO性能的水泥结合低铁高强喷主料，进行喷注造衬，恢复炉型的平滑过渡，炉缸浇注示意如图1所示。

图1 炉缸修复示意(单位：mm)

1.2 炉缸清理作业及浇注后的效果

(1)本次停炉采用打水降料面至风口带的停炉方法，在经过降料面至风口带、放残铁、凉炉等生产工艺流程。12月6日白班，开始制作扒渣门，拆除原有冷却壁，建立扒渣门。12月7日白班扒渣门导料槽安装完毕，12月7日中班22时人员开始进入炉缸进行准备作业。从现场查看，炉缸内炉料分布基本情况如下：风口下沿部分有较多环形不一样的大块粘结物覆盖，风口下沿至铁口以疏松的焦炭为主，中节夹杂少数大块粘结物；铁口以下部分是凝铁。

(2)本次炉缸清理作业，首先由人工清出风口下沿以上部分的大块粘结物，对料面进行适当找平，然后放入小型炮机，用挖掘机对排渣门处的大块粘结物进行破碎，采用从外部使用炮机凿穿扒渣门处炭砖，内部炮机配合凿穿扒渣门上沿，使料面与扒渣门形成自然的坡度孔道，避免塌方伤人。通过排料槽将炉缸内炉料、疏松的焦炭排出炉外至火车皮内。小型挖掘机炉缸清料见图2。

图2 小型挖掘机炉缸清料

(3)炉缸清理完成后检查发现炉缸侵蚀最严重的区域为2个铁口之间的炉缸8层1扇区，热电偶插入深度150 mm，探头已经裸露出来。首先浇注炉底炭砖修复层高导热浇注料，硬化后准备行脚区高导热及残铁口高导热浇注料浇注。然后是陶瓷杯垫分两层浇注，每层厚度400 mm，每层支模设置30 mm纤维毡作为膨胀缝，纤维毡竖直贴紧陶瓷垫，高度平齐陶瓷杯垫厚度400 mm，多余部分手工去除，接着对风口区域浇注。预留指定的风口中套作为进出口，使用钢板提前制作中套模，其余均按图纸要求进行安装。所有中套表面包裹厚度为20 mm的纤维棉，并使用石棉绳包裹纤维棉；风口中套前段使用封板封死；风口大套拐点需要在模具上使用三合板或者钢板定制成斜面浇注；风口带斜面至炉腰浇注完成，最后进行炉身整体喷涂。整改炉缸浇注过程，使用高导热料55 t、棕刚玉浇注料290 t、炉身喷涂料120 t，炉身喷注后效果及炉缸浇注验收图见图3。

图3 炉身喷注后效果及炉缸浇注验收图

2 强化冶炼

2.1 优化开炉方案

根据浇注料的特性，保证浇注材料使用达到最好的效果，制定烘炉曲线，见图4，严格按照烘炉曲线升温、恒温操作，同时在炉缸开排气孔，保证炉缸浇注料彻底烘干水分。烘炉完成后，于2019年12月30日6时16分，高炉送风点火，开炉第二天开始喷煤和全风操作，第3天产量达3 098 t，第7天达3 677 t。从2020年1月起，6号高炉采用强化冶炼操作，高炉各项技术指标大幅度提升。6号炉开炉后各经济技术指标见表1。

表1 2019年及2020年1—10月高炉主要经济技术指标

图4 烘炉曲线

2.2 优化工艺操业，强化冶炼的措施

高炉强化冶炼提高冶炼强度，最直接的方法是增强风量和鼓风的含氧量，高炉强化冶炼的途径和方向，主要是以原料为基础，以顺行为手段。6号高炉通过对下部送风制度及上部装料制度方面的优化，同时加强炉外管控，10个月的强化冶炼措施证明，高炉稳定顺行，各项经济技术指标全面提升。

2.2.1 合理进行上下部调节

通过风口配置调整煤气流分布，增加鼓风动能，防范形成渣、焦凝结的死料柱，改善了炉缸部位死料柱的透气性，以实现活跃炉缸目的。强化冶炼期间的风口布置见表2和图5，6号炉2019年12月18日开炉风口更换计划见表3。

表2 风口布置参数及数值

图5 强化冶炼期间风口布置情况

表3 6号炉2019年12月18日开炉风口更换计划

停炉浇注炉缸前，为确保炉缸侧壁温度稳定，采用发展中心的方式，尽量抑制边缘2道煤气流的装料制度，矿批布料角度为41.5°、39.5°、37.5°、35°; 焦批布料角度为41.5°、39.5°、37.5°、35°、32°；炉缸浇注开炉后，矿批布料角度为42°、40°、38°、36°; 焦批布料角度为42°、40°、38°、36°、32°，在鼓风动能增加的基础上，调整布料角度，以保证中心气流和均匀稳定的边缘气流。通过上部装料的调整，煤气利用率提高，炉顶温度减低，燃料比大幅度降低，平均焦比360 kg/t，较浇注前下降10 kg/t。2019年及2020年1月—10月强化冶炼参数见图6。

图6 6号炉强化冶炼参数变化

2.2.2 提高铁包周转率，加强炉外操作管理

提升冶炼强度后，铁水运输存在对包困难，为充分发挥铁水 “一罐制”的优点及效能，需进一步优化铁水运行模式，6号高炉采用模型配置5个120 t铁包，可满足100%的出铁炉次需要，以提高铁包周转率；通过炉外操作管理，加强对铁口的维护、打泥量的控制、烘烤铁口时间、铁口深度以及出铁间隔等进行严格管理，提高出铁操作水平，严格每炉铁量窄幅波动，将除铁间隔由45 min缩短至35 min，为炉内操作顺行提供保障。6号高炉配包模型及产量关联图见图7，6号高炉单炉产量分布见表4。

表4 6号高炉单炉产量分布

图7 6号高炉配包模型及产量关联

2.2.3 提高上料能力

韶钢6号高炉由750 m3的高炉改造成现有的1 050 m3高炉，保留了原有的料车上料，料速只有6～7批/h，矿石批重最高只有32 t，导致上料能力严重不足。随后利用检修的机会对上料卷扬变频进行调整，每车上料时间相比之前缩短了2 s，按照目前每批料2焦3矿计算，每批料节省了10 s，料速每小时最高可达7批；同时，料车容积由之前的6.5 m3改为8 m3，矿石批重由32 t增加至35.16 t。上料速度如图8所示。

图8 强化冶炼后每小时上料情况

3 结语

6号高炉自中修开炉以来，充分抓住高炉本体炉缸和炉型处于最佳的状态这一优势条件，进一步实施强化冶炼，生产高效持续不断，日产月产节节攀高，不断刷新日产、月产新纪录，高炉各项技术指标取得了突破性成绩，实现了指标提升，成效十分显著。1月份，炼铁厂6号高炉实现了月产113 828 t，打破了月产铁历史记录；2020年以来，2月份平均日产3 784 t，打破了日产铁历史记录；刷新了2017年创下的历史新高；3月份产铁114 723 t，再次刷新月产记录；4月份平均日产铁3 831 t，再破平均日产历史记录，高炉各项技术指标均取得了较好的成绩。