阳春新钢铁炼铁厂
摘要：阳春新钢铁2#高炉于2009年12月建成投产，2012年5月停炉中修。至今已连续安全生产8年，期间通过不断优化和改进炉前设备设施以及操作技术，保证了良好的炉缸工作状态，为高炉顺行稳产奠定夯实的基础。
关键词：铁口 高炉长寿 炉缸安全 泥套 浇筑泥套
1.前言
阳春新钢铁2#高炉于2009年12月建成投产，2012年5月停炉中修。有效容积1250m³，设有22个风口，两个铁口呈90°夹角分布。2012年7月开炉至今已安全运行8年，单位炉容产铁量8058t/m³。软水密闭循环冷却，冷却壁分为13段，1-3段为低铬铸铁（光面）、4段风口区为球磨铸铁（光面）、5-7段为铜冷却壁、8-13段球磨铸铁（镶砖）。炉缸采用国产炭砖加陶瓷杯，共15层炭砖，其中1-3层采用半石墨炭砖，4、5层加侧壁6-15层采用微孔炭砖。陶瓷杯垫及壁为两层，死铁层1.9m。炉缸设有7层热电偶，分布圆周方向8个点。炉前采用全液压冲钻式开口机，全液压泥炮机，高炮低机组合方式。投产以来，随着高炉强化冶炼程度的提高，生产指标的提升，对炉前工作的要求也越来越高。阳春新钢铁2#高炉通过不断优化和改进炉前设备设施以及操作技术，保证了良好的炉缸工作状况。
2.炉前铁口维护技术的进步
2.1 铁口深度合格率和出铁时间攻关
阳春新钢铁2#高炉自投产以来，铁口工作状况一直都不是很理想，设定铁口深度为3.0m，铁口合格率只能达到70%-80%，铁口合格率偏低。
原因分析：1.由于高炉采用液压泥炮进行堵铁口操作时，受到无水炮泥质量波动的影响，导致铁口内新打入的炮泥致密性不够好。一直无法保证正常的铁口深度，和相对合适的出铁时间，在出铁过程中高温渣铁对铁口孔道的冲涮严重。2.高炉炉前人员流动性较大，人员操作不熟练，经常出现烧铁口，堵口冒泥现象，铁口孔道致密度差，对无水炮泥质量把控不到位。
改进思路及措施：首先我们要搞清楚打泥操作的概念，打泥操作控制是指，通过对打泥过程是否平稳连续，打泥速度快慢，打泥压力高低实施的控制。由于打泥压力受炉缸内死焦堆松弛程度，以及炮泥塑性等因素影响较大，很难控制打泥压力。能够控制的只有打泥过程是否连续和打泥速度，在这两项操作内容当中，唯有打泥过程是否连续的控制最为简单，并且也能够达到预期效果。通过查阅相关资料，以及联系部分国内高炉操作人员了解到，有部分钢铁厂有使用“间断式打泥”的操作方法的经验，但是取得的成效并不是很明显。
要解决铁口浅和出铁时间不均匀的真正原因还是铁口泥包和铁口孔道不致密所导致。通过对高炉堵铁口打泥操作的跟踪调查，认为操作方法才是维护好铁口的关键，合适的打泥操作对保持铁口深度、维持合理泥包能够起到重要作用。如果完成打泥后，新打入炉缸炮泥遇高温焦炭后快速烧结形成硬核，再利用泥炮活塞压力，缓慢向前挤压，将铁口孔道还未完全烧结的炮泥前后挤压，就可以达到致密铁口孔道的目的。当然这需要通过炮泥的实际烧结速度来确定挤压压力和时间。阳春新钢铁2#高炉炉前利用上述理论制定出一套可行的堵铁口顶压操作的方法，堵口打入规定泥量后，间隔5s-10s将活塞往前压入2MPa-5MPa压力来提高铁口孔道致密性。通过此方法，2#高炉铁口深度合格率迅速提高至90%以上，出铁时间稳定在100min-140min。此方法已在阳春新钢铁1#高炉推广应用，铁口维护也取得不错成效。
2.2 浇筑泥套的应用以及维护实践
高炉出铁口维护的关键一点在于泥套的维护，怎样维护好泥套成了炉前工作中的重中之重，阳春新钢铁2#高炉自开炉投产后，采用传统方式维护泥套，直接使用接缝料修补泥套，缺点非常明显，其一接缝料使用寿命非常低，通常两三天就需要重新修补泥套；其二使用接缝料修补泥套由于粘结性能不好，往往会造成泥套修补不平整以及使用“贴膏药”方式修补泥套。炉前工作量大不说，还会导致经常性堵口冒泥，对铁口维护工作非常不利。
铁口维护被动的时候每天冒泥次数占比达到40%，甚至发生铁口堵不上的恶性事故。
通过对标学习和了解，2#高炉决定采用整体浇筑泥套的方式，并联系耐材厂家，根据现场实际情况研制出合适的泥套浇筑料。利用高炉计划检修的机会，先将铁口保护板拆除，清理旧的泥套料至铁口组合砖。再安装新的铁口保护板，设计下料口以及泥套封板等措施，将搅拌均匀的泥套浇注料灌入铁口保护板内，振动棒振实。最后待浇注料干透后，拆除泥套封板和下料口，使用泥套研磨器将泥套研磨出来，大火烤两小时后即可以投入使用。从最初改浇筑泥套使用寿命可达3个月，后续不断完善浇筑工艺，以及跟耐火厂家优化浇注料成分，加入钢纤维等韧性材料，确保泥套的完整性。目前2#高炉浇筑泥套使用寿命基本达到6个月以上，堵口冒泥频率低于1%，领先行业水平。
3.炉前耐材及含钛炮泥的应用
随着高炉不断强化冶炼，阳春新钢铁2#高炉利用系数从2.8T/m³.Fe逐步提升至3.2T/m³.Fe。铁口深度也由3.0m提升至3.2m以上。出铁作业时间时间占比由78%提高至85%以上。在这个过程中有两个制约因素：1、铁口工作状况跟不上高炉强化程度；2、铁水产量提升和出铁时间占比提升炉前主铁沟通铁量和通铁时间偏短，炉前工作强度大。
针对铁口方面，从管理对炉前铁口维护的要求也进一步提高。根据炉缸工作状况和炉役后期护炉的要求，联合无水炮泥供货厂家，对铁口工作状况进行攻关，通过几个措施来解决，首先提高无水炮泥强度，增加炮泥烧结性能和适当提高马夏值。其次根据炉缸护炉需求和铁口状况，并考虑经济性，适当使用含钛15%以上的高钛炮泥，来改善铁口工作状况。主铁沟浇注料要求厂家根据渣铁成分变化，结合出铁时间占比和铁流速度的增加，调整配比，并在主沟落铁点和撇渣器部位的浇注料中加入合适比例的碳化硼和氮化硼等材料以增强沟体的抗冲刷性能。并且通过在主沟钢槽外部预埋热电偶的方法，跟踪温度趋势变化，辅助主沟点检作业，提高主沟工作安全。
4.炉缸监控系统的应用
阳春新钢铁2#高炉由于设计初期未充分考虑炉缸监测位置和布局，加上长期生产过程中，有部分预埋热电偶出现接地短路等现象，已不能满足炉役中后期对炉缸安全监控的要求。通过调研，国内部分高炉已上线炉缸监控系统。阳春新钢铁2#高炉于2018年引进北科亿力公司炉缸监控系统，利用计划检修时机，补栽热电偶的形式，根据炉缸实际情况，确认补栽位置和数量。并且可实现炉缸温度、冷却壁水温差及热流强度的实时监控。兼具冷却壁水温差、热流强度实时报警、炉缸侵蚀模型图像化等功能。实时提供炉缸工况，为铁口维护提供有力数据支撑，可以根据铁口区域炉缸温度变化趋势，作为调整炉前操作的重要参考。如炉缸侧壁温度为持续上升趋势，则炉前调整为堵口使用高钛炮泥，炉内适当调整高钛块矿入炉量以提高铁中钛等手段护炉，为高炉中后期炉役安全保驾护航。
5.铁口区域风口调整思路
2#高炉共设有22个风口，风口回旋区的形成，将直接影响高炉下部煤气的分布、上部炉料均匀下降、整个高炉热传递。铁口上方风口回旋区的深度对铁口区域煤气回旋分布影响很大。结合2#高炉的实际生产情况及炉况表现，煤气向中心渗透能力偏差，不利于炉缸活跃，边缘气流难以抑制，会导致炉缸加快侵蚀速度，不利于炉缸长寿。故利用检修机会逐步对风口布局及面积进行调整。第一步将风口长度由585mm全部改成630mm，同时对铁口上方部分风口内部加直径90mm的钢套，并且将铁口上方风口由斜5°风口更换成直风口。区域缩小风口面积后，局部动能得到提升，炉内受风能力明显提高，中心气流较好，边缘不会过分发展，炉缸渣铁环流情况明显改善。对于渣铁排放和铁口维护创造重要条件，为后续的高产稳产奠定基础。
6.结语
高炉护炉是一项需要长期坚持的工作，不仅仅受炉内操作、煤气流分布和有害元素入炉控制等因素影响。做好渣铁排放工作、维护好炉前铁口也能起到关键作用。炉前通过结合炉内生产情况和炉缸工作状况，作出必要的调整，利用各种手段和措施，综合考虑炉缸工作状况，往往会取得比较理想的护炉效果。目前阳春新钢铁2#高炉炉缸工作状况呈良性发展趋势，炉缸侧壁温度稳定可控，高炉各项经济指标均保持较高水平。
作者简介：郑翔（1988年），男，高炉炉前专家技师，2#高炉炉前技师，广东省阳春市阳春新钢铁有限责任公司炼铁厂。