特大型高炉降低泥铁比.docx

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特大型高炉降低泥铁比

特大型高炉降低泥铁比

武钢八高炉（有效容积3800m3、36个风口、4铁口）于2009年8月1日投产。

采用了当今世界大型高炉的先进技术与工艺：

最新一代PW并罐无料钟炉顶、联合软水密闭循环系统、薄炉衬全冷却壁结构（共设7段铜冷却壁）、烧结矿分级入炉、炉前全液压设备、环保型INBA、BDC干法煤气清洗系统等。

八高炉自开炉以来，各项指标不断突破。

但是在炉前铁口打泥量方面，全国特大型高炉却始终是个需要攻克的难题。

八高炉作为武钢最大的高炉，对泥铁比进行了研究和创新，将泥铁比由过去的0.4kg/tFe左右，逐步降低到2014年的0.27kg/tFe，这在全国特大型高炉中创造了记录。

炮泥是用来封堵铁口的耐火材料，目前可分为有水炮泥和无水炮泥两大类，而有水炮泥是用在顶压较低、强化冶炼程度不高的中、小型高炉上，无水炮泥用在顶压较高、强化冶炼程度较高的大型高炉上。

炮泥作为堵铁口的材料，要求堵铁口时具有良好的填充性和烧结性；出铁过程中要求铁口易开和耐侵蚀、冲刷性；保护炉缸要求炮泥迅速加热时没有裂纹，并且新旧炮泥结合强度要高；还要有适度的可塑性，便于泥炮操作和形成铁口泥包；还要具有良好的体积稳定性，在高温下体积变化小，不会由于收缩渗漏铁水。

采取的措施有：

一、炮泥配比的优化

现代化的特大型高炉使用的基本是无水炮泥，无水炮泥的主要生产配料比为（%）：

棕钢玉15-24，碳化硅6-15，焦粉20，白泥12-16，焦油18-20。

该炮泥耐压强度32Mpa，在高炉开口机开口时容易，而且抗冲刷性能较好。

但在环境温度发生变化时，炮泥的强度也随之发生变化。

所以高炉根据实际需要通过调整配料比来调整炮泥强度。

1、焦油比例的调整。

无水炮泥分为焦油型和树脂型，武钢八高炉使用的基本是焦油型无水炮泥。

焦油在炮泥中主要是起到黏合作用，将焦粉、粘土、刚玉等黏合到一起。

焦油比例的多少直接影响着炮泥的强度。

夏天环境温度高时，炮泥强度下降，这时候通过减少焦油比例提高炮泥强度；冬天环境温度低时炮泥强度上升，通过增加焦油比例降低炮泥强度。

这样就能维持好炮泥的强度不受气温变化影响，保证铁口正常。

2、焦粉、粘土比例的调整。

焦粉在无水炮泥中是必不可少的，它的主要作用有三个：

一是作为骨料，增强炮泥的显气孔率，改善炮泥的透气性，便于挥发份的释放；二是提供碳素与结合剂挥发的残炭结合，形成碳结合相，保证炮泥的最终强度；三是产生还原气氛，一直其它原料氧化。

粘土主要成分是AL2O3+SiO2,粘土在中温（900℃-1400℃）下能烧结成陶瓷材料，具有一定的硬度和耐磨性，但受热收缩大且致密，不利于水分及有机物的挥发和逸出。

根据粘土加热变化的特点，在泥料中过多的配入粘土粉，对泥料的体积稳定性会有一定的影响，如铁口断裂等。

因此在泥料配制中应给予严格控制。

一般加入量在15%-20%，最多不超过20%。

这样根据环境变化，通过调整炮泥配料比来调整炮泥强度，从而适应新的铁口，不影响产量，炮泥并没有少用，但产量比以前多了，同样也降低泥铁比。

二、打泥压力控制。

大型高炉的铁口控制好坏，直接影响高炉的经济技术指标，甚至影响高炉顺行。

大型高炉高强度冶炼条件下，铁口工况对炮泥有一定要求：

炮泥的密度、抗压强度、抗折强度、马夏值等指标要在一定范围内；铁口通道具有一定的抗渣侵蚀率、抗铁水熔蚀率，才能及时排净渣铁。

以往有的高炉过分强调炮泥的质量和性能，而忽视了对炮的操作。

铁口堵口时，完全靠经验控制打泥量，人为因素影响很大，铁口时深时浅，导致高炉渣铁难以排放干净，造成憋风，甚至影响高炉顺行。

武钢八高炉将打泥压力、转炮压力，转换成时间对应压力曲线，将压力曲线从电脑里清楚显现出来，通过对泥炮打泥压力大小调节控制，成功控制铁口深度和开口性能，在一定程度上能够解决炮泥的不抗渣性，达到及时排净渣铁的目的，同时降低炮泥消耗。

八高炉炉前采用液压矮式泥炮，泥炮容积0.6m3,炮嘴直径150mm。

炮泥的基本要求是：

马夏值在1250Kpa，铁水熔蚀率4.20%，体积密度2.15g/cm3，显气孔率30%，耐压强度32Mpa等。

高炉高效生产对铁口工况要求很高，若过分强调炮泥的质量和性能，造成炮泥生产工艺复杂，价格昂贵。

而泥炮的操作方式方法，特别是泥炮的打泥压力同样对铁口有很大的影响。

打泥压力是铁口通道和铁口泥包最直观的反应，利用打泥压力控制铁口，实现对铁口工作状况的有效管控，及时排净渣铁，为高炉高产低耗创造条件。

通常正常工作的铁口由铁口泥包和铁口孔道组成，稳固致密的泥包、抗铁水冲刷抗渣性良好是衡量铁口好坏的充要条件。

通过调节泥炮活塞油缸的进油量，来调节泥炮的吐泥速度。

正常炮头无结焦的情况下，打泥速度越快，越容易形成致密稳固的泥包；适当降低泥炮的打泥速度，打泥压力会自然升高，有利于提高铁口孔道的抗渣性能和抗铁水冲刷性。

将每次泥炮启动后转炮压力、泥炮活塞行程压力转换成曲线，如图1。

根据出渣铁情况和炮泥的特征将泥炮活塞行程压力调整到100-160bar之间，曲线光滑，铁口通道保持较好，铁口既能排放干净渣铁，铁口通道扩孔速度慢，抗渣性很好，出铁时间有保证。

通过调节泥炮的压力，第一可以使铁口通道里的炮泥更致密，炮泥强度提高，通道更结实致密，基本消除了铁口中段漏的情况；第二可将炮泥里的微粉和耐火浆渗透到通道里的缝隙里去，阻止了煤气流从缝隙里钻出来，控制了铁口散喷，特别是对刚开炉的铁口散喷控制效果明显。

1铁口泥包控制方法

①主沟使用到周期，工作铁口停用前一天，适当增大泥炮活塞油缸的进油量，加快活塞打泥速度，适当降低打泥压力，促使炮泥快速进入炉缸，在高温高压的渣铁流环境下，有利于形成稳固致密的铁口泥包，并且泥包无裂纹，无凝渣。

②形成稳固致密的铁口泥包以后，铁口深度有了第一道屏障，即使在特殊情况下铁口打不进泥或者单边连铁减少大幅打泥量的情况下，仍然可以保证铁口合适的深度，渣铁排放不受影响。

正常生产过程中，工作铁口遇到铁口底子硬、易开漏的情况，适当减泥，增大打泥压力消除硬底，达到增加铁口孔道强度的目的，可避免铁口扩孔快，造成渣铁排放不及时而憋炉。

2铁口孔道控制方法

①铁口孔道是渣铁排放的通道，铁口孔道要求抗渣性好，抗铁水冲刷能力强。

在形成稳固的泥包以后，适当减少活塞油缸的进油量，降低活塞推进速度，增大打泥压力，可提高铁口孔道抗铁水冲刷能力，扩径速度缓慢，延长有效出铁时间。

图1正常打泥压力

如图1所示的打泥情况，钻头选择合适，出铁时间能达到120分钟以上，能够满足渣铁排放要求。

②正常生产过程中可能出现一些不可控的因素，如季节气温变化、设备缺陷可能导致堵口时打泥压力异常的情况（图2）：

图2过高打泥压力

针对图2的所示的打泥压力过高的情况，通过总结分析是由于打泥时炮泥温度过低，炮泥硬，可塑性不高，出现打不进泥的情况。

堵口前，将泥炮进行烘烤5分钟，炮泥温度升高，可改善炮泥堵口时物理性能，将泥炮的打泥速度加快，实现堵口压力正常。

三、根据高炉炉况对打泥进行控制。

八高炉是特大型高炉，日常操作风量达到7700m3/min，炉顶压力达到0.240MPa，进入炉缸的热风压力达到0.430MPa,这样高风高压下，对打进炉缸的泥巴反作用力很大，如果控制不好，将对高炉带来很大的影响。

八高炉在日常管理中采取的方法有：

1、每天检查炮泥质量及使用情况，由技师亲自把关，不合格的要退回厂家，并按要求改进，直到合格为止。

2、加强铁口维护，每次开铁口前，必须检查泥套，确保泥套完整，不完整要求重新做新泥套。

开铁口前把铁口两边渣子清理干净，并且对好眼子，不能钻偏，堵口前，仔细检查泥炮、泥套，确保泥套前无渣子和沟子两边无渣子阻挡泥炮。

3、针对炉前管理状况，车间制定了详细的措施来提高炉前管理。

4、针对操作水平不一，工人技术差，车间对操作人员进行理论培训，提高操作水平，是每个职工水平都有了较大提高，培训后进行考试，考试不通过，将受到考核。

实际操作中，由技师亲自讲解示范操作，以提高操作水平。

制定每个岗位标准化作业标准，要求标准化作业。

5、对开口机泥炮进行改进，固定开口机挂钩，根据实际情况对泥炮转速、角度进行调整，保证开口机和泥炮好使用。

打泥量过大，导致浪费，开铁难度增加，用氧气管烧开，造成氧气及氧气管消耗增加。

打泥量多出铁过程中二氧化硫气体的排放量同时增加。

开铁口时铁口打潮及开铁口引起的烟尘增加，造成环境污染，造成炉前和整个外界环境污染。

经过一系列试验确定，在保证正常生产的前提下，找到最少的打泥量和拔炮时间。

拔炮时间也是炉前一个重要指标。

拔炮时间过晚，导致炮头结焦，经一系列试验，在保证安全生产的前提下，找到一个合理的拔炮时间、合理开铁口深度和开铁口角度和最低炮泥消耗量

四、特殊情况下打泥的控制

1、倒铁口

八高炉是特大型高炉，炉缸直径有13.6m，设36个风口，4个出铁口，倒铁口是高炉生产中至关重要的一环，倒铁口的好与坏和高炉的稳定顺行密切相关，成功的倒场可以使炉况保持稳定顺行，不成功的倒场会导致铁口不正常，严重影响高炉顺行。

八高炉在生产实践中不断摸索，利用多年积累技术知识，理论联系实际，逐步形成了一套经实践检验行之有效的倒铁口操作法。

1.1倒铁口前的准备工作：

①所要倒的备用铁口上次出的最后几次铁需要铁口要大喷，炮泥强度要提高，打泥量也要逐步增加，最后一次堵口打完炮膛全部炮泥，同时坚决做到不冒泥。

②所要倒到的备用铁口设备必须试车运行良好；同时备用铁口主沟、铁沟、渣沟必需烘烤充分，排尽水份及气体；铁口泥套用浇注料捣打严实。

③倒铁口时炮泥强度要适当提高。

倒铁口的关键是在最短时间把泥打进，恢复铁口泥包，保持铁口稳定深度，同时开好铁口,以避免出铁过程中跑大流或跑、卡焦炭，排净渣铁，不影响堵口打泥，杜绝事故，把对炉况的影响减小到最低限度。

倒铁口前的准备工作要做充分，上述三点准备工作缺一不可。

1.2倒铁口具体过程

八高炉共有四个铁口，正常情况是两用两备，其中1#和4#共用

一个液压站，2#和3#共用一个液压站,在生产过程中,1#和4#不能同时出铁,同样2#和3#也不能同时出铁;生产时1#与3#或者2#与4#铁口出铁，互为备用。

一般主沟使用到周期（通铁量达18万吨以上）就要倒备用铁口出铁。

开始倒铁口时，由于新铁口经过一个多月的气流冲刷，泥巴几乎消失殆尽，必须重新形成新的泥包，所以高炉将新铁口打开，然后立刻堵口，将泥巴打进去。

等待轮到新铁口出铁时，再将铁口正常打开。

这样里面逐步形成新的泥包，保证铁口深度。

倒完铁口后，铁口有一个恢复过程，保持稳定打泥量，维持合适的钻头大小，选择匹配的打泥压力。

提高了出铁量，降低了泥铁比。

2、单铁口条件下出铁。

单铁口出铁往往是另外三个铁口不具备出铁条件情况下发生的，一般属于突发事件，单铁口出铁改用高强度的炮泥，具有较高的抗渣性抗侵蚀能力，改用炮泥得需几天的时间，很难及时弥补，一般情况下高炉炉前技师仅调整泥炮的打泥压力来补偿。

通过液压系统单向阀的开度来调整液压流量，活塞速度增加，泥炮吐泥量变快，炮泥在铁口通道内受炉内阻力后，形成紧固的铁口泥包。

增加打泥压力，形成致密的铁口通道，防止过快扩孔，形成稳定的铁流。

这样可以延长出铁时间，日出铁次数相应减少。

日出铁次数在7－9次，未出铁的时间减少，高炉就减少了堵口憋风的机会。

保持铁口泥套的完整，堵口不准冒泥。

高炉特规定做一次泥套只出一次铁，做泥套必须抠净残铁大做；出铁过程中观察泥套，有结胡子的情况下及时用风管吹洗干净，保证堵口炮头和泥套完全吻合堵口不冒泥。

同时维持合理的铁口深度，每次打泥量控制在9－10秒，打泥压力在100bal左右。

这样铁口每次及时打开，而且深浅合适，铁口不打潮。

尤其在2013年元月1#铁口不能出铁，3#铁口单独出铁4天。

参数对比如表一

表一：

2013年3#单铁口出铁时的参数和日常参数对照

31日

1日

2日

3日

日常

一天铁次

8

7

6

7

10次

单次铁打泥量（s）

9

8

9

8