高炉渣铁持续排放不净的原因分析及改善措施

曲晓龙 罗旭吉 林权

摘要：柳州钢铁集团中金不锈钢有限公司炼铁厂2号1680m³高炉，于2021年5月10日正式建成投产，设计年产合格炼钢生铁146万吨，2021年5月开炉至今2022年2月，高炉多次持续的渣铁排放对高炉稳定构成严重威胁，本文从进气燃料质量、铁口运行状况、高炉运行状况等几个方面分析渣铁连续非净排放的原因，采取炉体局部灌浆等相应措施，延长铁口排放时间，改善高炉运行状况，炉渣排放明显改善，高炉冶炼强度明显提升，高炉运行稳定性增加。

关键词：高炉；铁口喷溅；渣铁；排放不净；

点火开炉初始稳定生产指标，事故为零休风率。由于焦炭价格上涨等国内外市场因素，日产铁水平均为5000t，平均系数2.97 t/（m3·d），焦、煤、燃料比，分别为358、150、510 kg/t，平均0.532％含硅。但投产以来，炉前渣铁排放困难，喷溅严重，炉前工作量大，炉内压量关系紧张，高炉稳定平稳的趋势受到影响，风力萎缩，产量下降，生产计划难以保证稳步提升。

1. 高炉渣铁持续排放不净原因分析

1.铁口串煤气喷溅的影响。柳钢中金2#高炉的铁口炉壳砌体是由微孔刚玉组合砖砌筑而成，过渡平稳，浇注料由超低水泥刚玉质浇注料浇筑而成，在冷凝过程中，在浇注料中不可避免的会出现小裂纹缝隙，与铁口组合砖接缝处易出现分层现象，在高炉烘炉过程中，耐材见少量水汽的蒸发通道及耐材间的热应力作用，产生大量的缝隙，给炉内串煤气带来了可趁之机，高炉生产过程中，炉内液态渣铁与渣铁自生力相结合，不断地从铁口孔排出炉外，在渣铁排放时，炉内高压气体通过这些缝隙进入铁口孔道，破坏了原力平衡的稳定性，并在排放渣铁时产生喷溅。严重铁口喷溅大大缩短了主沟耐材的寿命，导致铁大量流失，影响了高炉经济指标。渣铁喷溅排放不净，直接影响高炉，造成较大的经济损害。

2. 炉温及炉渣碱度的影响。5~8月高炉处于开炉初始阶段，新设备故障率，原材料管控不是很到位，经常因原材料问题炉温出现波动，9月份后设备人员原材料等管理成熟，高炉操作系统开始向运转正常标准操作制度转变，在试生产期间，经常出现长时间亏渣铁，影响高炉的稳定顺行，导致了动态波动，影响了正常生产。在6月1日原材料粉化率高，炉况难行，因天气原因，焦炭水分升高，100%落地烧入炉，高炉难行，炉温温度连续24小时低于0.2%，铁水物理热持续时间为＜1 440℃，渣铁炉内低硅高碱，炉缸的中心是半凝固炉，缸内透液性明显恶化，堆积严重。伴随着死焦堆情况，高炉压差增加，高炉必须采取减风措施。炉内风量减少，炉内冶炼降低，炉身下部温度升高，软熔带位置提高，上移初渣铁位置，从滴落带到渣铁盛放区的路径增加，滴落时间延长，出铁后，炉内渣铁得不到及时补充，易出现亏铁现象。

3. 铁口工作条件不稳定。开炉初期，人员技能水平有限，铁口维护欠佳，打泥量不稳定，泡泥，潮铁口出铁等情况经常发生，断铁口、钻漏、卡钻杆、烧氧频繁，铁口通道不稳定，铁口深度无法保证，内部无法形成稳定泥包；导致铁口区域不正常，炉缸内液态铁水流场混乱，出铁时间长短不一，无法及时有效排除渣铁。

4.入炉料影响。为确保高炉高冶强生产，进入炉内的焦炭烧结矿的化学成分和热冷状态强度必须符合大型炉熔炼的要求，焦炭的热冷状态强度必须足以满足高炉的要求。这对于高炉顺利运行起着关键作用，有助于实现快速生产效率。焦炭气化反应是高速炉内焦炭消耗的主要形式之一，气化反应过低，气化反应缓慢，炉内焦炭堆焦炭消耗较慢，烟煤堆变大，烟煤堆中剩馀渣铁的过渡时间较长，渣铁排出不能及时，必然导致渣铁的流失。

5.低风压冶炼。进入10月后，由于焦炭市场价格上涨，高炉开启以焦定产模式，高炉长时间维持18~20万m3/h的低入炉风量，压差125kPa(全风量时风量为27万m3/h，压差175±5 kPa)。由于鼓风动能不足，发展边缘气流，风口寿命降低，铁口上方小套易破损漏水，导致铁口出水喷溅；煤气流不利于稳定分布，与高压不同，形成管道气流很容易破坏高炉正常运行的程度。铸铁却壁渣皮常因气流变化而脱落，不利于形成规律的炉型。

二、采取的主要措施及效果

1.在铁口附近高压灌浆。由于铁口组合砖没有粘结剂，采用浇筑式铁口。正常生产过程中，由于液压泥炮堵铁口的冲击以及钻液压孔时冲击的影响，铁孔组合砖之间的间隙变大了。炉缸气体通过组合砖之间的间隙进入铁孔通道，导致铁孔喷溅，渣铁无法正常放净。高压灌浆能有效地填充缝隙被灌浆料的铁门组合砖之间的间隙，堵塞凝固后气体通过，制止铁门的喷溅，便利渣铁排净，堵口采用高渗透性无水炮泥。图1、2分别为2#铁口灌浆前后5分钟铁口喷溅情

况。

2.铁口灌浆法，采用φ60钻头提前预钻铁口1.5m左右，用树脂混匀非水系碳化硅质压入料，用液压炮压入炉内，每次压入量25Kg，铁口周围火焰由蓝色转为黄色为止，维持液压炮压力10min左右烧结，退炮，让其逐渐堵住铁口周围煤气缝；

3.炉前操作规范标准化。根据炉内情况及冶炼强度，保证一致的铁口深度2800mm~3200mm,稳定打泥量及铁口角度，铁口形成稳定的通道及泥包，根据出铁量及时调整泡泥质量，日产量在3500t~4500t时采用马夏值在0.65~0.7范围内的泡泥；日产量大于4500t时采用马夏值在0.7~0.75范围内的泡泥；适当减小钻头直径，延长铁出口时间。具体尺寸由前炉的铁出口情况决定，小钻头更换后，出铁时间将有效延长，使炉缸内炉缸液渗透率差而积累的炉渣有更多的时间通过一般循环到达铁开口区域。完成铁口区的炉渣液面，避免铁口因炉渣液面废渣而造成喷溅，使炉缸内的渣铁能够进一步排放放，堆积状态缓解。

3.缩小风口直径，小套内加转套，缩小风口直径,由φ110m缩到φ90mm，保证足够的鼓风动能，有效的增加了鼓风动能，充分发展中心气流，抑制中心死料柱，抑制边缘气流，快速有效的形成稳定的渣皮，稳定了操作炉型，保护小套因渣皮坠落砸坏磨损的情况，更有利于渣铁的滴落与排放。

4.富氧增加。高炉各区域的压差与材料柱孔隙率的三次方部分成反比，高炉渣铁长期流失会导致过多积存渣铁，积存渣铁可能会堵塞滴落带焦炭孔隙，影响透气性，导致炉内压力差增大。当炉缸内的炉渣堆积起来时，无法及时从炉缸里出来，导致高速炉下的空间减少，无法提供足够的空间熔冶炼。这导致风压增大。炉内压力差增大，高炉只能采取减风措施。对于高炉内风量不能增加的情况，必须富氧量相应增加，以加快炉缸内焦炭燃烧消耗减少了死焦堆的体积，死焦堆加快了置换速度。

产生渣铁及时排出，对高炉的稳定性和强化冶炼有很大影响，连续亏渣铁三天，必须在日常运作中引起足够的注意。分析清具体亏渣铁原因，通过调节煤气流的分布、合理的鼓风参数，合适的炉温及炉渣碱度、合理的原材料质量、及时更换漏水中小套，控好漏水的冷却壁、优质的泡泥、足够的铁口深度与稳定的铁口深度、适宜的铁口直径、灌浆等手段及时的排除渣铁。

参考文献：

［1］李工.焦炭质量与高炉冶炼关系的再思考［J］.过程工程学报，2020（6）：438.

［2］吴伟.首钢京唐1号高炉降低压差冶炼实践［J］.钢铁，2020（7）：15.