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高爐爐缸爐底出現安全問題時,如何進行有效應對呢?以下方法是通過歷屆煉鐵年會各大鋼鐵企業的做法進行了簡單總結:
按照爐缸爐底安全出現的時間,可以分為爐役早期、中后期兩種情況。
一、爐役早期,爐缸出現安全問題的做法:
(1) 爐皮壓漿:在爐皮預留的壓漿孔,壓入碳質泥漿,控制壓力不要超過20kg/cm2,防止壓力過大造成爐皮變形,根據不同的情況,選擇打漿位置,一般情況下,鐵口周邊區域需要進行重點布置,防止出現明顯的竄氣;
(2) 冷卻壁與碳磚壓漿:同爐皮壓漿相比,冷卻壁和內部碳磚之間的壓漿作為可選項,主要是為了防止冷卻壁和碳磚之間的填料不實。需要注意的是,爐役中后期不建議進行此種操作,因為此時碳磚殘余厚度不均,壓漿壓力控制不好會造成碳磚破損及推向爐缸內部,加速了爐缸的破壞。
(3) 采用加鈦炮泥,維護好鐵口,減緩鐵口位置區域的侵蝕。
二、爐役中后期,爐缸出現安全問題采用的做法包括:
(1) 控制產量:按照日產的10%進行產能控制。經過3000m3左右的幾座高爐控制爐缸水溫差的效果來看,產能的10%能夠兼顧經濟技術指標和安全的需求,尋求一個平衡點。但對于不同的高爐,最優的產能控制比例會有所不同,需要各個高爐根據自身特點進行控制。
(2) 堵風口:堵風口的目的一方面在于控制產能,另一方面可以有效減小風口對應區域爐缸區域渣鐵環流速度,減緩爐缸侵蝕;
(3) 減小富氧率:富氧率越高,風口前理論燃燒溫度越高,風口回旋區體積相應增加,渣鐵回旋速度增加,造成爐缸沖刷嚴重,因此,應降低氧的使用量。
(4) 加鈦護爐:加鈦護爐有四種形式,即加鈦礦護爐、加鈦球護爐、風口喂鈦線(粉)、使用含鈦炮泥。從實際高爐解剖情況來看,鈦形成的碳氮化鈦(Ti(C,N))主要是沉積于爐底,還有一小部分在象腳區,短期內,在風口下部爐缸區域也會有一些碳氮化鈦的存在。無論是加鈦礦或者鈦球護爐,妖氣鐵水中[Ti]含量不低于1.5%,才能起到一定的護爐效果。應對加鈦效果進行長期的跟蹤,計算爐缸殘余鈦量,從而評估護爐效果。
(5) 提高入爐焦炭粒度和性能,提高爐缸死焦堆透液性:焦炭質量提升,有利于爐缸死焦堆透液性的提升,從而可以減小邊緣渣鐵流動速度,減緩爐缸侵蝕速度。
(6) 控制入爐鋅負荷和堿金屬負荷:從高爐解剖的情況來看,高爐從風口下部區域到象腳區,都存在一定的環裂,裂縫中經檢測存在一定的堿金屬或鋅,根據趙宏博博士的研究發現,堿金屬鉀沉積于碳磚等爐襯中時,體積膨脹50%,由此造成爐襯剝落和碳磚的脆化等現象。因此,有效控制堿金屬入爐負荷,能夠有效降低爐缸環裂和侵蝕速度。
(7) 加強風口和冷卻壁漏水監測,如有損壞,及時更換。通過英國兩座高爐風口漏水情況的跟蹤,當風口漏水時間超過7天后,碳磚侵蝕速度就會明顯加快,超過14天后,爐缸熱電偶出現問題的概率大大提升。因此,風口和冷卻壁漏水時,應及時更換或者進行截停(冷卻壁水管)處理。
三、加強監測
需要說明的一點是,目前爐缸侵蝕普遍存在,如何認定爐缸侵蝕是否存在嚴重威脅正常生產呢?我覺得首先要加強爐缸安全監控。推薦一體化爐缸安全監控體系,內容包括:
(1) 爐缸爐底侵蝕在線監控:利用熱電偶、水溫差等參數,對爐缸侵蝕的實時狀態進行檢測,能夠有效監控爐缸和爐底殘余厚度,直觀明了。
(2) 爐缸水溫差熱負荷在線監控:通過安裝水溫傳感器,實時在線監控爐缸水溫差熱流強度的變化,從而達到有效監控的目的。
(3) 爐皮溫度在線監控:通過利用無線爐皮溫度傳感器,實時在線監控爐皮溫度的變化,尤其是爐役中后期,熱電偶損壞嚴重,爐皮溫度監控十分必要,是對爐缸安全監控的必要補充。
(4) 風口和爐身冷卻壁熱流強度和漏水監控:通過冷卻壁水流量、水溫差的實時在線監控,能夠有效監控冷卻壁是否漏水,避免冷卻壁漏水對爐缸造成較大影響。
(5) 死焦堆狀態模型:能夠實時在線監控死焦堆的狀態,即沉坐或者浮起,從而判斷爐缸邊緣渣鐵流動造成的沖刷侵蝕是否嚴重。
(6) 爐缸活躍度在線監控:通過實時在線監控爐芯溫度、部分爐缸溫度以及爐缸內渣鐵殘留量,在線監控爐缸活躍度。
以上做法和建議是經過驗證,適合一部分高爐,各高爐可根據實際情況,有選擇的進行操作,并根據效果進行適當調整。