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首钢股份4000m³高炉停开炉生产实践

发布时间：

2023-02-27

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首钢股份3#4000m³高炉于2010年1月8日投产。当前因炉衬侵蚀严重，给生产安全带来隐患，同时由于长期加钛护炉，活跃度降低。为彻底消除安全隐患，进一步达产、降耗，2022年6月底，对3#高炉组织开展检修作业，并由华西科技集团进行炉身喷涂造衬等维修项目。

1 停风降料面操作

1.1停风前准备工作

停风检修前一周，由于焦炭质量下降，炉内压量关系偏紧。通过积极调整，疏导中心煤气，稳定炉况，保证了停风前炉内顺行状态良好以及炉温、物理热充足。考虑放残铁情况，加入锰矿保证铁水流动性。6月26日，退第一步负荷时，加入量2t/批，按照0.50%左右控制铁中锰含量；退全焦负荷时，加入量4t/批，按照0.80%左右控制锰含量。停风前炉内调整情况见表1。

1）钛矿使用情况。为了保证放残铁的效果，提前停钛矿。停钛矿后炉缸侧壁热电偶温度小幅升高，炉底温度至停炉升高10℃。

2）萤石使用情况。降料面开始前72h，加入0.7t/批，渣中CaF2为1.23%；降料面开始前24h，加入0.8t/批，渣中CaF2为2.67%，低于3.5%的计算值。退全焦负荷时加入0.9t/批，退至2.5负荷时加入1.1t/批。降料面过程中，渣中CaF2最高为3.1%。

3）锰矿使用情况。加入2t/批时，铁中[Mn]在0.52%左右，达到0.5%计算值；加入4t/批时，铁中[Mn]在1.0%左右，高于0.8%计算值。

4）焦炭使用情况。6月份，焦炭结构为90%一级干焦+10%亚鑫干焦。退全焦负荷时改为100%湿焦。为减小中心焦炭堆尖，加盖面焦时调整装料，减少中心焦量。

5）氧气使用情况。随着高炉负荷降低，为保证合理理燃温度，氧气由24000m3/h逐步降低至8000m3/h。29日10时45分，因煤气热值高氮氧化物超标，氧气减至5000m3/h。11时23分，停氧。

6）设备情况。降料面之前，对雾化喷头试水，单根管平均流量18.5t/h左右，实际最大打水能力在220t/h以上。改造氮气路由，流量计数据接入值班室，入炉氮气量在1140m3/h。

1.2降料面过程

6月29日8时25分，加入盖面焦后开始降料面；11时23分，料线进入炉身中下部，停氧；14时20分，料线进入炉腰，喷吹氮气量达到最大5500m3/h。期间基于煤气成分分析结果及雷达探尺数据，判断料面位置。当H2%上升接近CO2%值（图1）时，料面在炉身下部；H2%>CO2%时，料面进入炉腰；CO2%回升，料面进入炉腹，降至炉腹中部。21时28分，改常压停气；30日3时18分，停风，降料面工作顺利完成。

此次降料面从8时25分开始，至21时28分改常压，总耗风量达到3.51×106m3，占比78.07%，耗时13h3min。常压段总耗风量0.99×106m3，占比21.93%，耗时5h50min。此次降料面共计耗时18h53min。

本次停气炉顶温度控制在300-350℃左右，改常压风量最低减至1300m3/h，风压减至0.45kg/cm2，顶压降至0.25kg/cm2。

此次降料面，高压段风温由1121℃降至900℃，常压段开始后逐步提高风温，最高风温1002℃。

整个降料面过程压量关系控制的较好。严格按照料线-风量曲线进行控制，通过及时主动减风适应，避免了爆震情况的发生，料线降至炉腹下部，效果比较理想。

1.3出铁情况

本次降料面采取双出铁场零间隔出铁。降料面期间共出铁9次，其中高压段8次、常压段1次。前五次共计出铁1723t，之后未见铁（表2）。

1.4降料面总结

退全焦负荷后入炉焦采用全湿焦，降低停炉成本；降料面前期高压段采用大风量富氧方式，风量顶压匹配合理，大大加快了降料面的进程，减少总风量消耗；炉顶打水量和顶温控制比较理想，全程未发生爆震现象。

降料面前，为了保证炉缸热度而及时退负荷。退全焦负荷以后炉内操作参数合理，炉温、铁温合适，整个降料面过程炉温充足。锰矿加入后，铁中锰含量达到了计划值，很好地改善了铁水流动性，为后续残铁排放干净奠定基础。

2 放残铁操作

2.1准备工作

根据冷却壁各层温度计算炉缸更大侵蚀深度，并使用炉皮测温验证侵蚀情况。通过计算残铁量，并结合现场实际情况，确定放残铁眼标高和角度。

2.2放残铁过程

30日3时18分，高炉停风，开始切割炉皮工作。

20时38分，残铁眼烧开，残铁流出。铁水温度1120℃，最高1237℃。

23时55分，堵残铁眼，放残铁工作结束。

全程用时3h17min，放出的残铁量估重为700t。

3 炉身喷涂造衬

3.1施工过程

首钢股份3#4000m3高炉喷涂采用了华西科技第六代湿法喷注造衬技术，采用北科大激光三维立体扫描，针对高炉各个部位不同的工况环境，分析高炉各部分耐材受侵蚀的原因，有针对性地使用高炉内衬上部喷注料和下部喷注料，喷涂用时48小时完工，圆满完成了首钢股份3#4000m³高炉抢修项目，该施工不仅恢复到设计炉型，也实现了快速挂渣，迅速达产的目的。华西科技全体施工人员凝心聚力，饱满的工作热情、昂扬的斗志、务实的工作作风得到客户的高度赞誉，荣获此次工程“优秀组织奖”。

3.2第六代湿法喷注造衬技术优势

（1）华西科技第六代湿法喷注造衬技术采用溶胶结合，使材料间的结合具备亲和性，材料结构得到进一步的优化，摒弃传统的加水结合工艺，解决了传统工艺上水料结合差，粘结后容易脱落的现象。
（2）根据数年来的施工反馈，施工反弹率≤5%，且喷注时不产生粉尘及有毒有害气体，不污染环境，从而避免出现因粉尘影响TRT的正常运转。
（3）高压喷射形成的内衬，在高炉内衬形成高致密的内衬体、气孔率低、密度大，具有抗侵蚀性和耐磨性，从而实现快速挂渣，迅速达产的目的。
（4）稳定边缘气流，提高高炉冶炼强度有明显作用。
（5）快速恢复合理炉型、提高产量、降低能耗，是高炉长寿的一种更为快捷有效的方法。
（6）智能造衬、节能降耗造衬，高炉开炉后会产生氮气，与炉壁二次结合不断地智能化维护炉型造衬，从而使煤气流往高炉中心汇聚流通，从而达到节能降耗的效果。通过钢铁企业生产数据统计显示，华西第六代湿法喷注造衬技术降焦比最高可达7%，利用系数提升，平均创造铁水直接利润效益近五千万元！

3.3塞隆高强复合喷注料研发理念

（1）利用金属（Si/Al)的延展性实现塑性成型，利用高炉内的氮化及还原气氛实现使用中原位合成高温增强相（Si3N4/SiAlON),与非氧化物基材形成完美的镶嵌结构，同时实现：
◆优异的抗化学侵蚀性能

◆使用过程中具有自修复功能

◆良好的抗热震性能

（2）以金属-非氧化物复合材料体系为基底，通过非氧化物表面改性，采用溶胶凝胶成型工艺实现：
◆良好的流动性

◆快速干燥性能

◆干燥后的整体稳定性

华西科技第六代塞隆高强复合喷注料，解决了传统水泥结合喷涂料的缺陷。具有优异的耐磨性能，良好的化学稳定性，抗折强度更高，导热性能更好，同时具备优质的造渣能力。

4 开炉送风操作

4.1送风前准备

8月2日0时整，3#高炉正式开始烘炉。

6日10时10分，烘炉完成，开始高炉凉炉、装道木、打压。

9日9时28分，开始装开炉料。风口中心线以下1.5m至风口中心线填充焦炭，风口中心线以上共加净焦31批、空焦29批、正常料17批。全炉焦比3.07t/tHM，总渣比782kg/tHM，总铁量605t，总渣量473t，碱度R2=0.72，Al2O3=19.94％，MgO=3.54%，CaF2=4.66%。

4.2送风操作

9日21时6分，高炉开始送风恢复。

送风前，堵8个风口，送风面积为0.3618m2。送风时，用放风阀控制风压、风量，21时25分，11#、12#风口见亮；22时30分，风口全部见亮；10日2时18分，煤气成分合格后送气。2时27分，风量由2300m3/min加至2500m3/min，顶压自动调节投入；3时33分，加风至3600m3/min，之后风量稳定在3600m3/min。8时之后，随着软熔带的形成，压量关系逐渐转紧，炉内控制压差（≯0.8 kg/cm2），顶温逐步升高。14时后，软熔带基本形成，此时累积送风量295.6万m3。软熔带形成期间煤气成分见图2。

10日21时51分，累计风量达到440万m3，按计划出第一次铁。出铁时间61min，出铁量227t。出渣31min，炉渣流动性良好，开炉第一次铁采用水冲渣。铁水物理热最高1497℃，炉温最高4.45%。随着风量的上升及负荷的加重，炉温水平逐步下降。11日日间，炉温开始下降至2%以下，恢复节奏加快。10时58分，风口全开，风量加至5200m3/min；18时46分，风量加至6300m3/min以上，至此，3#高炉用时45h40min达到全风。23时整，负荷加至4.06。风量恢复阶段铁水Si含量控制情况见图3。