燃料比再降3~5kg/t！柳鋼5號高爐濕法噴注造襯及風(fēng)口澆注技術(shù)應(yīng)用分析
發(fā)布時(shí)間：
2022-12-30
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摘要 本文主要介紹了2022年在柳鋼5號(1500m³)高爐上應(yīng)用華西第六代濕法噴注造襯、風(fēng)口區(qū)整體澆注的情況以及投產(chǎn)后高爐的運(yùn)行情況。柳鋼5號高爐開爐投產(chǎn)后燃料消耗顯著下降，入爐焦比降至554kg/t，燃料比由546.5kg/t降至513.6kg/t，高爐煤氣泄漏、冷卻壁漏水問題解決，各項(xiàng)指標(biāo)水平提高。
關(guān)鍵詞：冷卻壁 燃料比 濕法噴注、整體澆注
1.柳鋼5號高爐停爐前狀況
柳鋼煉鐵廠5號高爐有效容積1500m³,設(shè)22個(gè)風(fēng)口，兩個(gè)鐵口，采用串罐式無料鐘爐頂，炭磚+碳復(fù)合磚爐底爐缸結(jié)構(gòu)，薄壁爐襯，軟水密閉循環(huán)+工業(yè)水冷卻系統(tǒng)，重力+干法布袋除塵，爐喉十字測溫等設(shè)備。為進(jìn)行對標(biāo)降耗，針對高爐維修前原燃料消耗偏高的情況，圍繞爐役后期高爐燃料消耗偏高等不足，煉鐵廠制定多重優(yōu)化方案，為達(dá)到爐溫和爐型的精細(xì)化管理，清除煤氣滲漏、冷卻壁漏收等高爐“頑疾”，深入節(jié)能降碳目標(biāo)方向，于2022年9月對5號高爐停爐進(jìn)行修理。據(jù)業(yè)內(nèi)統(tǒng)計(jì)，華西科技高爐爐襯濕法噴注造襯技術(shù)已經(jīng)成為快速修復(fù)高爐的方案，柳鋼在新技術(shù)的運(yùn)用上當(dāng)仁不讓，選擇該技術(shù)為此次項(xiàng)目的主要施工方案。
2.濕法噴注造襯技術(shù)
華西第六代濕法噴注造襯技術(shù)(專利號：201010179044.7)是高爐長壽煉鐵技術(shù)發(fā)展水平的標(biāo)志之一，是智能造襯、節(jié)能降耗造襯更為快捷有效的方法。該技術(shù)對高爐爐腹、爐腰、爐身進(jìn)行噴注，可以快速恢復(fù)合理爐型、提高產(chǎn)量、降低能耗，開爐后產(chǎn)生氮?dú)馀c爐壁二次結(jié)合，不斷地智能化維護(hù)爐型造襯，優(yōu)化高爐燃料消耗，高爐各種指標(biāo)性能良好，被國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)所采用。
2.1 技術(shù)優(yōu)勢
(1)華西第六代濕法噴注造襯技術(shù)完全采用溶膠結(jié)合，使材料間的結(jié)合具備親和性，材料結(jié)構(gòu)得到進(jìn)一步的優(yōu)化，摒棄傳統(tǒng)的加水結(jié)合工藝，解決了傳統(tǒng)工藝上水料結(jié)合差，粘結(jié)后容易脫落的現(xiàn)象。
(2)根據(jù)數(shù)年來的施工反饋，施工反彈率≤5%，且噴注時(shí)不產(chǎn)生粉塵及有毒有害氣體，不污染環(huán)境，從而避免出現(xiàn)因粉塵影響TRT的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
(3)高壓噴射形成的內(nèi)襯，在高爐內(nèi)襯形成高致密的內(nèi)襯體、氣孔率低、密度大，具有抗侵蝕性和耐磨性，從而實(shí)現(xiàn)快速掛渣，迅速達(dá)產(chǎn)的目的。
(4)穩(wěn)定邊緣氣流，提高高爐冶煉強(qiáng)度有明顯作用。
(5)快速恢復(fù)合理爐型、提高產(chǎn)量、降低能耗，是高爐長壽的一種更為快捷有效的方法。
(6)智能造襯、節(jié)能降耗造襯，高爐開爐后會(huì)產(chǎn)生氮?dú)?，與爐壁二次結(jié)合不斷地智能化維護(hù)爐型造襯，從而使煤氣流往高爐中心匯聚流通，從而達(dá)到節(jié)能降耗的效果。
2.2 材料優(yōu)勢
(1)利用金屬(Si/Al)的延展性實(shí)現(xiàn)塑性成型，利用高爐內(nèi)的氮化及還原氣氛實(shí)現(xiàn)使用中原位合成高溫增強(qiáng)相(Si3N4/SiAlON),與非氧化物基材形成完美的鑲嵌結(jié)構(gòu)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)：
◆優(yōu)異的抗化學(xué)侵蝕性能
◆使用過程中具有自修復(fù)功能
◆良好的抗熱震性能
(2)以金屬-非氧化物復(fù)合材料體系為基底，通過非氧化物表面改性，采用溶膠凝膠成型工藝實(shí)現(xiàn)：
◆良好的流動(dòng)性
◆快速干燥性能
◆干燥后的整體穩(wěn)定性
華西第六代塞隆高強(qiáng)復(fù)合噴注料，解決了傳統(tǒng)水泥結(jié)合噴涂料的缺陷。具有優(yōu)異的耐磨性能，良好的化學(xué)穩(wěn)定性，抗折強(qiáng)度更高，導(dǎo)熱性能更好，同時(shí)具備優(yōu)質(zhì)的造渣能力。
3.柳鋼5號高爐施工過程
3.1 高爐風(fēng)口整體澆注
3.1.1 風(fēng)口帶整體澆注優(yōu)勢
高爐爐缸風(fēng)口整體澆注技術(shù)是一項(xiàng)重造陶瓷杯的新技術(shù)，其特點(diǎn)在于緊貼炭磚或冷卻壁直接進(jìn)行支模澆筑，澆注后“陶瓷杯”與炭磚或殘襯組合磚形成整體結(jié)合，致使?fàn)t缸和風(fēng)口結(jié)構(gòu)更加緊密;不存在傳統(tǒng)陶瓷杯與碳磚間的填充層，使?fàn)t缸整體傳熱效率得以有效保證和提高，達(dá)到傳熱平衡，1150℃鐵水凝固等溫線向陶瓷杯內(nèi)偏移，爐缸內(nèi)能夠形成“自生”渣鐵保護(hù)層;保護(hù)爐襯安全，避免熱量傳遞不出造成的爐缸燒穿隱患等問題的發(fā)生。爐缸安全長壽得以實(shí)現(xiàn)。
風(fēng)口區(qū)域，清理凈渣鐵后進(jìn)行澆注。殘余組合磚被封閉在澆注料中，或整體澆注的風(fēng)口，避免了磚縫的影響，降低風(fēng)口竄煤氣的風(fēng)險(xiǎn)。
3.1.2 澆注材料選擇
風(fēng)口帶高溫區(qū)澆注料采用耐高溫、抗渣鐵侵蝕、耐熱震、抗沖刷的HX-RJ溶膠結(jié)合剛玉碳化硅澆注料;所有材料均不添加水泥，以山西優(yōu)質(zhì)致密剛玉、碳化硅為主要原料，以美國進(jìn)口硅溶膠為結(jié)合劑。加入少量速凝劑，保證強(qiáng)度的同時(shí)，減少澆注料的雜質(zhì)含量。
由于該澆注料的材料純度非常高，結(jié)合劑為納米級硅溶膠，澆注料的燒后線變化非常小，實(shí)際檢測都在+0.1-0.2%，依靠硅氧鍵形成閉合的環(huán)、鏈、網(wǎng)，繼而再形成立體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)能夠更大限度提高材料的強(qiáng)度和致密度，抵抗鐵水環(huán)流的沖刷，增大抗渣鐵侵蝕能力。
圖一 5號高爐風(fēng)口區(qū)澆注示意圖
3.2 高爐風(fēng)口整體澆注
3.2.1 施工工藝流程
爐壁處理-設(shè)備就位-照明-爐內(nèi)錨固件及掛網(wǎng)-洗爐-噴注整體施工
為保證更佳的噴注效果，采取以下的技術(shù)措施保證：根據(jù)爐內(nèi)襯不同部位的內(nèi)徑尺寸不同，調(diào)整機(jī)械手與爐墻的距離。根據(jù)各部位的內(nèi)徑尺寸，噴涂操作手根據(jù)與墻面的距離，進(jìn)行調(diào)整位置、角度等。噴注過程中料、速凝劑、風(fēng)三要素的主要參數(shù)：風(fēng)壓及風(fēng)量，出料量和速凝劑加量，均依實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整。速凝劑液體量控制在0.5-1.0%。為保證順利開爐及開爐后的快速順行，回彈料將及時(shí)從風(fēng)口處清出，而不形成堆料。
圖二 5號高爐風(fēng)口區(qū)澆注施工圖
3.2.2 噴涂材料選擇
爐身中上部低溫區(qū)采用耐機(jī)械磨損，抗熱震的（HXNCS-1）莫來石噴注料；風(fēng)口帶上方和爐腹-爐身下部的高溫區(qū)采用抗渣鐵侵蝕，耐熱震，使用溶膠結(jié)合的剛玉碳化硅噴注料（HXNCS-2）效果比較理想。
圖三 5號高爐濕法噴注造襯示意圖
圖四 5號高爐濕法噴注造施工
3.3 烘爐
安裝好鐵口導(dǎo)風(fēng)管及中小套后，10月8日14：36用撥風(fēng)烘爐，15:36用風(fēng)機(jī)送風(fēng)烘爐，10月17日8:42休風(fēng)時(shí)烘爐結(jié)束。升溫速度不大于15℃/小時(shí)，控制在10℃/小時(shí)；降溫速度不大于30℃/小時(shí)。采用的烘爐完成標(biāo)準(zhǔn)為：
1）爐身熱電偶溫度達(dá)到110℃
2）爐頂水份儀測量的爐內(nèi)爐氣水份與大氣水份接近。
圖五 5號高爐烘爐曲線
4.開爐后5號高爐運(yùn)行情況
5號高爐在10月26日正式開爐，開爐后爐況順行，走料正常，鐵水一級品率達(dá)100%，入爐焦比降至554kg/t，較維修前焦比下降了4~5kg/t，有效燃料比由546.5kg/t降至513.6kg/t，較維修前下降了3~5kg/t。軟水溫差長期穩(wěn)定在4~6℃，爐內(nèi)中心氣流穩(wěn)定可控，煤氣利用率得到較大提高，高爐利用系數(shù)3.07 t/m3·d，風(fēng)溫1028℃，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)喜人。
5.結(jié)語
柳鋼5號高爐從冷卻壁開始漏水，煤氣泄漏，逐漸擴(kuò)大范圍。研究論證，制定停爐方案，再到風(fēng)口帶整體澆注，噴注整體施工，開爐恢復(fù)生產(chǎn)，整個(gè)過程是比較成功的操作方法。華西濕法噴注造襯技術(shù)是一種快速修復(fù)高爐爐襯的方式，該項(xiàng)技術(shù)能控制適宜的爐墻冷卻可以降低高爐熱損失，從而降低燃料比，適宜的冷卻保證爐型相對穩(wěn)定，尤其是消除了爐身中下部爐墻粘接，高爐走料順暢，爐況強(qiáng)化優(yōu)化，降低了燃料比，并保持爐況長期穩(wěn)定順行，目前得到鋼企的廣泛認(rèn)可。據(jù)了解，進(jìn)入12月份，柳鋼5號高爐焦比，燃料比指標(biāo)優(yōu)化。
6.參考文獻(xiàn)
1] 朱仁良. 寶鋼大型高爐操作與管理[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社. 2015.
2] 周傳典. 高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社. 2018.
3] 袁武均 鐘波 . 柳鋼高爐降低燃料比生產(chǎn)實(shí)踐 煉鐵交流.2021.5.
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