单铁口高炉改双铁口双场生产实践及效益评估_谢振坤.pdf

第 卷第期四 川 冶 金 年月 y ，文章编号：（）作者简介：谢振坤（），男，本科，工程师，主要从事高炉炼铁工作，：。单铁口高炉改双铁口双场生产实践及效益评估谢振坤（敬业集团，河北 石家庄 ）摘要：敬业集团分公司号高炉在 年底大修。在工期短情况下，将上代炉龄单铁口单场出铁大修改造为双铁口双出铁场出铁，两个出铁场大沟和撇渣器均采用一体化浇注成型的贮铁式大沟，解决了困扰生产多年的单铁口单场出铁问题。在双铁口运行情况下，高炉炉缸工作状态良好，风压风量稳定，渣铁物理热充沛，铁口深度稳定，单侧铁口出铁间隔时间得到延长，提高了铁口工作质量，使高炉能按时出净渣铁，有利于实现低硅低硫冶炼，促进高炉顺行稳定，为高炉进一步提高经济技术指标创造了条件。同时解决了因修补炉前出铁大沟、撇渣器及炉前事故需长时间慢风、休风的生产局面，降低了高炉慢风率和休风率，增加产量并降低生产成本，创造了显著的经济效益，值得其他单铁口高炉改造借鉴。关键词：高炉；双铁口；双出铁场；休风率；经济效益中图分类号：文献标识码：o o o o o o o o o o o （，）：，y y，y y ，y ，y ，y ，y o ：；y ；y ；据有关资料统计数据，全国仍有数百座 以下高炉，设计时大多采用单铁口出铁，取消放渣口或不放上渣；实际生产中，特别是高炉高冶强低成本生产的今天，单铁口生产存在诸多不利，制约了高炉生产指标提高。敬业集团分公司号高炉有效容积 ，配有座套筒顶燃式球式热风炉，无料钟炉顶，个风口，配套自动化生产控制系统，年高炉月利用系数 ，单铁口生产，取消上渣口，生产过程中，设备运行总体正常，设备、工艺休风率极低，计划休风都是配合炉前修补大沟而定，制约了高炉生产指标的提高。年底高炉大修前仍以单铁口设计，大修时改为双铁口双出铁场布置，投产后运行了个月，高炉生产比上代炉龄顺畅，消除了单铁口生产的种种弊端，高炉利用系数达 ，提升了生产技术指标，降低了生产成本，创造了良好的经济效益。高炉大修优化内容 单铁口单出铁场优化为双铁口双出铁场上代高炉为单铁口单出铁场，个风口，没有设上渣口，配个出铁罐位，支铁沟较长，仅有的南出铁场平台长和宽度均显空间狭小，主控室设在高炉北面，大修时决定拆除主控楼，主控楼移到原料仓侧，增加一个宽敞的北出铁场。优化后改为双铁口双出铁场，两个铁口夹角为 ，铁口中心线同一标高，各出铁场均配置独立完善的渣铁沟、液压炮、开口机等出铁设备设施，每个单出铁场设置个铁罐位。两个出铁场六个罐位在同侧一直线上，方便配罐运作。热风总管到围管段适当移位，避开北出铁场；炉缸南出铁口用铁口组合砖砌筑，炉缸北出铁口为大修时才决定增加，因定制铁口组合砖时间长，故用浇筑方式浇注整个铁口区，材质为高强度刚玉铁口浇注料，炉底炉缸为碳砖陶瓷杯垫。铁口上方平台优化由于是大修改造，平台空间受限制，增加一个出铁场后风口平台显得狭窄，铁口框中心线与风口中心线高 米，加上个铁口前上方建有封闭的收尘罩，为了方便两个铁口上方装卸风口设备和增加铁口区人员工作高度，铁口区上方风口平台较其它风口平台抬高 ，且风口前方的收尘罩档板设计为活动板，需要更换风口设备或捅风口时可拆卸移动，方便人员作业。炉前渣铁沟优化南北两套炉前出铁大沟及撇渣器为贮铁式，内层为一体化浇筑成型沟和撇渣器，为减缓贮铁式大沟的侵蚀，延长其寿命，增加保温时间，对贮铁式大沟进行加宽加深，用钢筋混凝土浇筑成大沟、撇渣器、支铁沟、渣沟沟渠，大沟沟渠底部砌筑粘土砖，再安装保护铁壳沟槽，大沟保护铁壳宽 米，高 米，总长 米（含一体浇注式撇渣器），内砌粘土砖再用浇注料浇筑成梯形半圆形贮铁沟形状，贮铁沟面宽米，底部为直径 米半圆形，高 米（如图）。2 8 0 01 1 62 3 21 0 0 06 0 01 1 5 01 9 0 06 71 5 44321钢壳粘土砖轻质砖浇注料图贮铁式铁沟剖面图在贮铁沟钢壳内两侧，设有贮铁大沟侵蚀热电偶，做到实时监测，确保贮铁沟安全。在实际施工中，考虑到轻质粘砖虽然保温性能好，但强度差，在修沟时承受不了清理沟槽炮机的冲击力而损坏，去除了设计时采用轻质粘土砖层（双层），改用单层粘土砖代替，增加了浇注料层厚度，方便修沟而不易损坏砖层。实践证明，该贮铁沟保温效果好，有 小时铁水静止不冻结的经历。渣沟坡度较设计时增加至，利于液渣流动。除尘系统优化南北两个出铁场共用一个收烟尘系统，收尘风机采用变频调节，铁口、撇渣器、铁罐位收尘支管道均安装有独立的电动调节阀，集中控制按需要调节。有效地保证了炉前收集烟尘效果，节能又环保。增设炉底炉缸侵蚀模型新增加了炉底、炉缸侵蚀模型系统，由 层总计 个热电偶检测点组成，安装在相应的碳砖层上，实时对炉缸炉底侵蚀程度进行监测，并以数字和图表形式直观展示耐火砖衬侵蚀程度。双铁口生产与单铁口生产运行对比 改善铁口工作状态原单铁口每天出铁 炉，出铁间隔小于 分钟，在出铁过程时间延长时，出铁间隔往往小于 分钟，由于出铁间隔时间短，铁口区域温度高，炉前工在铁口及铁口区工作环境恶劣，铁口泥套维护不到位，易造成堵铁口跑泥。铁口通道无水炮泥烧结硬化干燥时间短，强度难保证，潮铁口现象多，烘烤铁口时间长又影响出铁，出铁异常时要堵口重开铁第期 y口，出铁质量及出铁时间难控制，易出现恶性循环；为提高铁口工作质量，须使用质量好的高强度无水炮泥，在实际生产中配用的钒钛无水炮泥（价格高）和高强度无水炮泥，炮泥使用成本高。高炉大修后于 年月 日北出铁场建成投入使用，炉前改为双铁口双场轮流出铁，每天出铁 炉，炉前岗位配员数不变，在两个出铁口轮流出铁时间段，单侧铁口出铁间隔时间大于 分钟，铁口通道无水炮泥有足够的烧结、硬化、干燥时间，基本上杜绝了潮铁口现象，炮泥仅使用高强度无水炮泥就能满足出铁要求，铁口区工作环境改善，铁口维护难度及炮泥成本大幅度降低，铁口工作质量提高，能按时出净渣铁，促进高炉顺行，提高产量。炉缸工作状态改善取消放上渣的单铁口出铁，出渣铁时渣铁往单边铁口方向环流，造成铁口区域炉缸侵蚀大，从大修时亦得到印证，往往出现铁口方向风口相对较活跃，风口配置上，铁口上方两个风口小套要增加长度并缩小面积来保护铁口区。在炉缸不活跃、中心堆积、渣铁分离不好时，铁水在炉缸环流困难，易造成出渣出铁量不匀，先见渣后来铁，铁口来风早现象。改造成双铁口后，南北二个铁口互为 ，两个铁口轮流出渣铁，渣铁在炉缸内形成 双向环形流动，南北方向炉缸侵蚀程度相似，整个炉缸工作趋于均匀活跃，炉前铁口合格率、铁量差、出铁正点率指标大幅提高，有利于促进高炉顺行，延长炉缸寿命。解决了铁沟维护对出铁影响随着机械制造业进步，机械设备质量得到提升，设备故障率降低。上代炉龄高炉工艺、设备运行状态良好，因工艺、设备造成的慢风率休风率很低，以上的慢风是因修补渣铁沟撇渣器引起的，计划休风都是配合大修渣铁沟、撇渣器进行，出铁贮铁式大沟的使用周期为 天一次中修，天进行一次大修，中修需要小时，大修需要 小时，修补渣铁沟撇渣器时为抢时间，工作过程紧张，环境恶劣，修复后铁沟烘烤时间亦短，质量难保证，亦有渣铁大沟使用把控不到位造成大沟烧穿的炉前事故等。改造为双铁口双出铁场后，修补渣铁沟撇渣器问题再不是问题，需要单边出铁场修沟时可单场出铁，不受时间空间限制，减轻了修沟的紧张度，保证大沟的修补质量，延长了渣铁沟撇渣器使用寿命。改造双铁口后使用效益评估高炉的影响因素多，长时间休风有许多不确定因素，效益测算是一项复杂多变过程，本文仅以简单的经验数据进行部分效益估算，供读者参考。高炉经过大修改造为双铁口双出铁场，自 年月投入双铁口出铁，在原料条件不变情况下高炉顺行良好，各项经济技术指标得到改善，杜绝了因出铁修沟原因造成的高炉慢风、休风。以往年经验，每年中修大沟次，每次休风小计，大修大沟次，每次休风 小时计，扣除合理的每年次设备检修计划休风时间 小时，因修大沟影响休风为 小时，按每天铁产量 吨计，年损失产量 吨，每次长期休风后恢复炉况（修大沟往往提前复风，增加了慢风时间代替休风时间）平均损失一个班产量，次长期休风后恢复炉况损失产量 吨，二项合计 吨，以每吨铁损失 元计（系统成本：包含人工、折旧、消耗、钢后无铁水成本增加、利润等合计），则年损失 万元。计划休风高炉能量全程消耗：休风时间越长，能量消耗损失越大，现以每休风小时需补充能量损耗代价以焦炭吨计，（焦炭单价）万元。改为 双 铁 口 后 年 减 少 休 风 效 益：万元年。炮泥使用效益：钒钛无水炮泥单价比高强度无水炮泥单价高 元吨，单铁口时钒钛无水炮泥每月用量 吨，改双铁口后停用钒钛无水炮泥，炮泥年效益：万元。以上二项直接 经 济 效 益总 计：万元年。其它经济效益：消除单铁口发生炉前事故引起的高炉慢风、休风损失（年月就出现一次南撇渣器残铁口烧穿，铁水流下铁路并粘铁罐事故，处理小时，采用北场铁口出铁，不用慢风休风）；双铁口后高炉出铁均匀，炉内渣铁出得干净，炉缸工作活跃，促进高炉顺行，稳定炉温，利于推行低 低冶炼，延长炉缸使用寿命等，利于增产降耗，提高生产技术指标（表）。提高机车配铁罐效率，提前配好出铁罐，出铁后可立即转运铁水到炼钢，缩短铁水运往炼钢时间，减缓铁水转运过程温降及铁罐面结渣壳。（下转第 页）四川冶金 第 卷单调递减趋势，屈服强度 先增大后逐渐减小，伸长率基本维持稳定；带速对力学性能的影响较小。（）随均热温度的升高，组织由铁马两相组织向铁（少量）马贝复相组织转变；随过时效温度升高，组织由铁马双相组织向铁马贝复相组织转变同时伴随着部分颗粒状碳化物析出（马氏体脱溶分解）。（）试制品力学性能和烘烤硬化性能满足 及相关主机厂要求；极限弯曲比为 ，折弯性能优良，组织为典型铁马贝复相组织。参考文献：谢春乾，杨瑞枫，李振，等退火工艺对 级复相钢组织与性能的影响金属 热 处 理，（）：陈连生，李跃，王安东，等两相区不同等温时间下低碳复相钢的组织与性能金属 热 处 理，（）：杨蕾，王晓南，环鹏程热输入对 复相钢激光焊接接头组织性能的影响应用激光，（）：田文波，何方，刘自权钛合金化 冷轧复相钢 退 火 工 艺 研 究 河 北 冶 金，（）：苑晔，刘东雨，彭建超，等 奥氏体化温度和空冷速率对 复相钢组织和性能的影响 金属热处理，（）：崔忠圻，覃耀春 金属学与热处理（第版）北京：机械工业出版社，张雨泉，杨梵，许秀飞汽车板生产技术与管理（第版）北京：化学工业出版社，朱国明，邝霜，陈贵江，等马氏体对 冷轧双相钢屈 服 特 性 的 影 响 材 料 工 程，（）：刘丽萍，耿志宇，李桂兰硅含量和过时效温度对冷轧低合金高强钢组织与性能的影响金属热处理，（）：（上接第 页）表改造优化前后高炉生产技术指标参数利用系数平均 喷煤比 焦比（含焦丁）平均风温单侧铁口出铁间隔时间 改造前单铁口生产 年月 改造后双铁口生产 年月 年月 年月 年月 年月 年月 年 月 改造运行后存在问题由于炉前除尘风机为旧风机，除尘能力没有增加，双出铁场又共用一个除尘系统，炉前除尘效果欠佳，有待加大除尘风机能力；改为双出铁场后风口工作平台空间变小，空气流通受限，铁口上方风口平台易积聚煤气，必须用风扇加强通风。结束语高炉是连续生产过程，任何生产中断都会付出巨大的经济代价，只有降低慢风率，降低休风率才能创造好的技术经济指标，降低生产成本。按时出净渣铁是高炉稳定顺行的基础，是保证能连续生产的前提条件。增加一个出铁场采用双铁口双场出铁，虽增加了前期投资，但大幅度降低了休风率，提高铁口出铁质量，促进高炉稳定顺行，提升了技经指标，从效益估算中可看出，从长远看，生产后收益远大于投资。参考文献：周传典，高炉炼铁生产技术手册，北京：冶金工业出版社，。四川冶金 第 卷