【技术文摘】兴澄大高炉炉底中心温度降低的原因分析

企业家财经 2020-03-01

樊建业   陈志焕

(兴澄特种钢铁有限公司二炼铁厂)



摘要:通过兴澄大高炉炉底中心温度持续降低的现象,从原燃料质量、高炉操作及风口冷却设备工作情况等几个方面进行原因分析,力求找出影响炉底中心温度持续大幅度下降的原因及其对大高炉生产带来的影响,并就炉底中心温度的控制进行探讨。

关键词:大高炉  炉底中心温度  持续下降  原因 

前言


兴澄特种钢铁有限公司3200m3高炉于2009年9月25日投产。炉底水冷管布置在炉底封板上部,炉底由一层石墨碳砖+一层半石墨碳砖+两层微孔碳砖+一层超微孔碳砖组成;炉缸采用陶瓷杯结构。其结构如图1所示。

开炉后到2012年3月15日,高炉炉底温度经历了四个阶段。自2011年12月9日开始高炉炉底中心温度的持续下降就引起了我们的关注,尤其是到500℃以下后引起了我们的高度重视。是炉缸正常的波动或是炉缸出现问题引起中心温度下降呢?我们从炉缸侧壁温度的变化上发现了问题碱图3,但从生产操作参数上看不出炉缸出现了问题,那是否就是炉缸的正常波动呢?显然不是,降低的同向性和速度太快,必然预示着潜在的风险,炉缸整体工作状况在逐步恶化。必须采取措施加以解决。


高炉炉底温度变化经历


开炉后到2012年3月15日,高炉炉底温度经历了四个阶段.。炉底中心温度变化趋势如图2所示。


第一阶段:开炉后至2009年12月26日3个月时间为升温期,炉底(炉底第五层碳砖)处于明显的上升过程中,中心温度达到567℃,同时也表明陶瓷杯垫上部所砌筑两层高铝砖被迅速侵蚀。


第二阶段:从2009年12月27日至2010年8月20日为波动期,由于诸多因素影响,高炉生产存在比较大的波动,进而造成高炉炉缸工作状态不理想,炉底中心温度随着出现较大波动,但炉缸没有出现明显的粘结或堆积情况,温度在500~600℃的箱体区间变化。


第三阶段:从2010年8月21日至2011年12月8日为稳定期,在此时间段内,随着生产各个环节的逐步改善,高炉生产进入良性循环,炉缸工作状态良好,中心气流处于比较强的状态,高炉各项经济技术指标得到巨大提升。这个时期,炉底温度在600~645℃的箱体区间变化。


第四阶段:从2011年12月9日至2012年3月21日为下降期,在此时间段内,为进一步提高煤气利用率及降低燃料比,对装料制度进行了调整,从高炉顺行状况及生产技术指标上看都达到了开炉以来的最好水平,但炉底炉缸温度却出现了整体下行趋势,尤其是炉底中心温度以2.5℃/d的速度快速下降,最低下降到460℃。


炉底中心温度下降的原因分析


针对高炉炉底中心温度下降的情况,高炉技术及操作人员进行了系统的综合分析,发现以下几个方面的原因有可能造成炉底中心温度的下降。


3.1 入炉风量减少


富氧量增加,但表显风量没有变化,导致实际入炉风量减少。 大高炉自2011年12月5日开始增加富氧量,由15000m3/h逐步提高到18000m3/h,2012年3月7日逐步提高到19000m3/h,相应高炉富氧率由最初的3.5%提高到4.35%。在增加富氧量的过程中,高炉表显风量维持5850m3/min没有增加,造成实际入炉风量减少66.7m3/min,吨铁炉腹煤气发生量降低,冶炼强度提高,煤比与焦比同时下降,燃料消耗降低,非常符合钢铁行业产业政策,但同时也造成中心气流逐步减少,是造成炉底中心温度下降的一个原因。


3.2 取消中心加焦,导致中心死焦堆加大


是否采用中心加焦只是各个厂家根据自身生产条件采用的不同装料制度,不存在孰好孰坏之分,但根本都要维持长期活跃的炉缸工作状态。


在炉缸中部、风口区和炉身下部.存在一个焦炭以极其缓慢的速度下降的空间,焦炭在这里堆积的疏松度为0.35,这种焦炭团块称为死焦堆。活跃的死料柱漂浮在铁水里.可以接触炉底砖衬,也能充满整个炉,焦炭堆积疏松,铁水能直接流向出铁口,也能从炉缸另一侧流向出铁口,各风口的循环区之间填充着不同粒度的焦炭。死料柱中的焦炭通过在渗碳反应与熔渣中FeO反应而得到更新,按经验这种更新估计要花4周时间。国外示踪测量(放射性Se20 3)则提供了更详细的数据,炉缸周边2~3天,中心17~19天。不活跃的死料柱(炉缸堆积)将引起铁水质量恶化、炉缸异常侵蚀 (所谓“象足”)等。相关资料表明,死料柱的不活跃性可从炉底温度降低、炉缸侧壁温度升高来判断。


大高炉焦炭装料制度经过以下调整,中心区域焦炭量也随之产生变化,变化情况如表1。

炉底中心温度降低时间在减少中心加焦量之前,但不可否认的是,在减少中心焦量之后,炉底中心温度下降的趋势和幅度更加明显。为此,我们推测,一方面焦炭质量出现退步现象,另外中心区域焦炭量偏少两方面原因造成中心区域焦炭整体偏少,使中心死焦堆区域在炉内增大,也是炉底炉缸温度整体降低之后边缘温度快速上升的原因。


3.3 喷煤比出现由高到低的变化,不利于中心的开放


    为降低燃料比,我们从降低焦比、控制煤比入手,以提高煤气利用率为手段,取得了良好的效果,煤气利用率由47.5%提高到49.5~50.0%的水平,高炉入炉操作焦比由309.95kg/t降低到295.32kg/t,煤比由172kg/t降低到160~165kg/t,燃料比由522.35kg/t降低到510kg/t以内。在操作指标提升的同时,随着煤比降低,炉腹煤气发生量减少,中心吹透能力下降,是造成炉底中心温度下降的一个原因。


3.4 TiO2含量增加,出现护炉现象。但同时出现高R2操作,排钛能力下降。


高炉铁水中的钛含量达到0.05%以上时开始具有护炉的效果,炉渣中(TiO2)上升后,必须降低炉渣碱度R2。大高炉钛含量自2011年10月份开始明显上升,特别进入2012年2月份后铁水及炉渣中含钛量上升趋势更加明显,由于金属钛的富集,造成炉底温度整体下降。高炉铁水及炉渣中钛含量变化如图3。

3.5 风口中套上翘


风口中套上翘导致小套安装下倾角度变小,吹透中心能力减弱。


    高炉投产一年以后,有少部分风口中套产生变形上翘,导致风口在安装角度小于5度的要求值,甚至有个别小套安装角度基本水平,鼓风吹透中心的能力下降并且在周向上不均匀。


3.5 小套漏水频繁


小套漏水频繁,内侧磨损,漏水全部进入高炉内部,中心水汽量增加。


    风口小套损坏频繁,2011年10月后,基本上每月工艺休风2~3次,每次更换小套4~6只,进入2012年后,损坏数量有增无减,最多时达到20只。从小套损坏的情况来看,烧损比例不到10%,90%以上为煤枪磨损。大高炉一般在损坏小套达到一定数量之后集中更换,所以在更换前磨损小套漏水全部进入炉内,在风口前分解吸热,部分随着鼓风吹向炉底中心方向,也会对炉底中心温度造成影响。


3.7 压力、压差降低,中心吹透能力下降


高炉操作者希望压力和压差低一些容易操作,但压力或压差过低对高炉也不是好事情,过低的压力及压差不利于吹透中心。大高炉在进行一些列装料制度调整之后,顺行得到改善,同时压力与压差也下降幅度巨大,压力由420~430KPa下降到395~405KPa,压力下降比例达到5%,压差由185~195KPa下降到165~175KPa,压力下降比例达到10%。鼓风压力及压差变化如图4。

由于风压及压差下降幅度非常大,造成鼓风吹透炉底中心能力大幅度下降,也是造成炉底中心温度下降的一个因素。


处理措施及对策


针对以上分析原因,在操作上采取以下相应对策及措施:


4.1增加风量


保证下限风量5650m3/min,确保送风比在1.55~1.70;同时根据冶炼强度变化情况,要求表显风量达到5850m3/min以上,维持合理的喷煤比,保证炉腹煤气总量不下降。


4.2调整装料、送风制度


适当提高压力水平,保证中心区域有一定量的焦炭,维持中心焦炭的正常置换及死焦堆的活跃性。


4.3 处理更换变形上翘的风口中套


处理更换变形上翘的风口中套,制订小套损坏更换标准,同时对喷煤设备进行调整,减少风口小套损坏。


4.4调整造渣制度


当炉渣中(TiO2)达到一定水平,或者(TiO2)+(Al2O3)之和达到控制值时,采取降低碱度等措施加大(TiO2)排出量。


经过一段时间的处理,炉底中心温度终于制止下降趋势,出现缓慢的上升迹象,炉缸环碳温度逐步稳定。炉底中心温度及次环温度近期变化如图5。


结论


兴澄特种大高炉炉底温度大幅降低的处理实践说明,炉底温度同向性大幅度下降预示着高炉炉缸的工作状态将要出现恶化的情况,需要及时采取措施进行处理。当然提前预防非常重要,以避免炉缸温度出现大幅度波动,对维持高炉稳定顺行及指标的提升大有益处。


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