钒钛矿高炉主沟高效长寿操作实践

钒钛矿高炉主沟高效长寿操作实践

张德荣  岳彩东 施永成 刘明

攀钢集团攀钢钒炼铁厂  四川攀枝花   617000

摘  要：攀钢高炉由于冶炼高钛型钒钛磁铁矿，炉渣粘稠，渣铁分离不好，且入炉品位低，渣量较大。炉前使用干沟时干渣量大、清渣时间长等因素使得主沟不能满足高强度冶炼。四高炉2012年改造干沟为蓄铁式主沟，有效减少了干渣量、缩短了清渣时间。受渣铁侵蚀作用，主沟使用周期短，维护强度高。使用在线浇注修复后，主沟使用寿命提高了30天，满足了高强度冶炼对主沟高效长寿要求。

关键词：蓄铁式主沟 高效 长寿

背景：

攀钢用普通高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿，因钒钛烧结矿具有“三低”（ TFe 低、FeO低、SiO2低）和“三高”（TiO2高、AL2O3高、MgO高）的特点，使得钒钛磁铁矿高炉冶炼与普通矿冶炼相比存在一些特殊性[1]。四高炉仍使用的是干沟式主沟，由于钒钛磁铁矿冶炼综合入炉品位相对普通矿低5%，渣铁比例达到754kg/tp，干渣比81kg/tp，对主沟的侵蚀作用大，造成主沟周期内通铁量有限，维护量大。随着冶炼强度提高，传统干沟式主沟已不能不足以满足生产需要。

二、主沟改造

1. 初步改造

为了满足高强度冶炼需要。2012年四高炉成为第一个吃螃蟹的，开始改造北铁口干为蓄铁式主沟，干渣比得到降低。随后2013年改南铁口为蓄铁式主沟。随后得到全厂推广。

1、铁沟小井、   2、撇渣器    3、和主沟本体     4、主沟本体    5、 过道眼

图一 蓄铁式主沟示意图

2.改造升级

干沟改造成蓄铁式主沟后，使用周期得到大幅提高，工人劳动强度得以降低。在使用过程中发现钒钛磁铁矿高炉冶炼出铁时渣铁喷溅强于普通矿高炉冶炼，尤其是出铁后期喷溅尾端范围直径达4m，射程达10m。现有的蓄铁式主沟有效解决了前段沟边渣铁堆积状况，但是对于尾端的渣铁的效果较差。

2018年四高炉借二代炉龄结束大修之际，再次改造蓄铁式主沟。见图二，由之前的平行式蓄铁式主沟改为喇叭式蓄铁式主沟。整体主沟成放射状，依据渣铁喷溅范围设计主沟，改造后的主沟更是能适应现在的高强度冶炼。

1、铁沟小井2、撇渣器 3、主沟本体4、主沟本体。5、 过道眼

图二 改造后蓄铁式主沟示意图

4的横截面为底部窄、顶部开口宽的梯形结构，且横截面的面积从上游到下游逐渐缩小。基于蓄铁式主沟的优越性，减少了渣铁对主沟的粘接，干渣量的减少使得清渣时间由之前2h降低到30min。清渣时间的有效缩短为高炉出铁的正点率提高了保障，为高炉进一步强化冶炼打下坚实基础。

而在蓄铁式主沟升级改造后更是进一步升级后，放射性的主沟设计将90%的渣铁都融于主沟之中。清渣时间由之前一次30min一班3次，降低到一次20min一班一次，做到根据炉况需要炉前时刻具备出铁条件质的飞越。渣铁比和干渣比得到明显下降，高炉铁损也得到进一步控制改造后主沟指标见表1。

表1 改造升级后的主沟技术指标

三、长寿化操作

在改造主沟后，渣铁喷溅糊沟情况得以解决。改造后的蓄铁式主沟蓄铁量由20t提高到了55t，蓄铁式主沟整体容铁量得以增加，对主沟的侵蚀随之增大。通过定期检测，通铁量在10万吨左右要进行一次修补的问题。传统操作工艺中当主沟需要修补的时候，用免烘烤沟泥对蓄铁式主沟进行铺垫，一次铺垫时长2h左右，使用寿命能维持7天左右，主沟整体寿命在60天。究其原因有以下几点：

1．免烘烤泥强度不足，不耐侵蚀；

2．捣打强度不够，致密度差，铁水形成穿透侵蚀；

3．垫补免烘烤泥密度低，与浇注料结合差，在清渣过程中形成脱层；

4．垫补免烘烤泥处以铁水液面以下，观察不便，不利于生产；

随着减人增效的改革进一步推进，人员紧张和繁重工作强度之间的矛盾日益突出。近年来，由于炉前活没干完不能及时打开铁口造成炉内减风，影响高炉生产的事时有发生。鉴于上述问题，提出改沟泥铺垫为浇注修补。

1.修补前操作

（1）修补前首先要放尽蓄铁沟内的残铁，尽可能的保证主沟干净，残渣铁越少越好。这样可以减少修补铁钩的前期准备工作，为修补节约时间。

（2）放残铁后期要用高压风进行吹扫，让被侵蚀部位里面的渣铁被吹走，让侵蚀部位显露出来，便于有针对性的修补。必要时可以用氧气适当的烧蚀侵蚀部位，把被侵蚀的料层烧掉，以便修补时更好的粘结。主沟粉化变质的料层如图三。

图3粉化变质的料层

（3）沟内的残渣铁吹扫完后可以适当的打少量水进行冷却，特别是单铁口高炉为缩短修补时间打水冷却是必须的。但不宜过多因为高温的主沟在水的冷却下容易使老的沟料产生裂纹和冷脆从而降低浇注料强度。

（4）挖掘机清理沟梆子和沟底附着的残渣铁时不要用力过大，挖掘机的气锤功率过大了，会把没有被侵蚀的浇注料永久层震松，从而影响整个浇筑沟的强度和使用寿命。

（5）残渣扣干净后，要把扣掉的渣铁完全清走，不要残留于沟内，杂质多了会影响沟的浇筑强度以及老料和新料的粘结效果，容易粘结不牢而产生脱落影响沟的使用时间。

2.修补操作

（1）选料： 蓄铁沟浇注料它是AL2O3-SiC-C浇注料，是以刚玉和钒土为骨料，刚玉、SiC及碳素为基础以铝酸钙水泥或粘土为结合剂，制成散状耐火材料，到现场加水混和浇注成型。主沟浇注料与其它制造的散状耐火材料一样，在AL2O3骨料选择中，我们要求厂家供料骨料的粒度不宜过大，通常应＜8mm，且在配料中＞1mm的粗颗粒应占有足够的比例，一般应＞60﹪，由于C的水润性不良，浇注料中含量要低，应控制在2%-6%之间。除充分考虑化学成分，主要是AL2O3含量及杂质含量多少之外，还要考虑其刚玉、SIC的吸水性，才能把握加水量的多少配制出致密性好的浇注料，否则影响浇注颗粒的易和性。

（2）支模前要对抠干净的蓄铁沟用高压风做一次彻底的清扫再支模。

（3）浇筑时前两锅浇注料不要混合的太干，耐火材料与水的混合比例严格控制在6%，要保证浇注料一定的流动性，浇注料必须搅拌均匀有粘稠度才可以放入沟中，因为我们是在线修补，沟里残余温度极高，如果料干了或流动性不好，那么沟内边角和缝隙浇筑料就无法到达而造成空洞。

（4）浇注料倒入沟后要及时用震动棒进行震动，及时消除浇注料里的气泡，增加浇注料密度。振动器一般要达到1200-1500次/min的频率、0.2-2.5mm的振幅工作，振动料是触变性的，一受振动即变得易流动，一旦停止易变硬。

（5）后期的浇注料可适当减少水的混入量，但前后倒入沟里的浇筑料间隔时间不宜超过20min，时间间隔久了会影响前后料批的结合强度和结合密度从而影响沟的修补质量。

（6）修补好的沟会发现沟的表面会产生气泡，且有气体溢出，这是浇注料中的铝和酸性物质产生的氢气，不要用粉末堵住它，让其自然排放。如果气体得不到顺利排放，会聚集在浇注料里膨胀导致浇注料蓬松，大大削弱浇筑料的浇筑强度。

3.脱模投产

（1）蓄铁沟修补完成后间隔2h左右可以脱模烘烤，也可以根据实际情况调整脱模时间，但前提要保证浇筑料充分凝结。

（2）烘烤修补沟时，火以先小后大为原则。火苗不要直接接触沟料，那样会造成浇注料表面温度急剧升高，而浇注料里面的水分无法排出产生炸裂现象。

（3）如果修补沟烘烤时间没达到就需要出铁，可以在修补沟料的表面加铺一层免烘烤泥料，这样出铁时渣铁本身热量就会传给免烘烤泥料，免烘烤泥料传给浇注料这样达到烘烤修补浇注沟的目的。

4.实践效果

（1）蓄铁式主沟平均使用周期达到了90天以上，效果见图4。通铁量由原来的14万吨上升到16万～17万t, 确保了炉前作业的稳定，解决了产量不断提高与铁沟寿命不相适应的矛盾。

图4  修补90天后效果图

（2）节省了工期和浇注料

由于主沟通铁量达到一定程度必须重新制作，别的钢铁厂都是采用大修的方式（即将主沟完全清除进行完整重新制作）。这样就造成工程周期长，浇注料使用量增大，炼铁成本增加。通过在线修补完全解决了这一难题，使主沟修补一次工期可提前2天，一次节约浇注料8吨以上，还可以达到新沟的使用效果和使用周期，从很大程度上节约了人力、物力、财力。

（3）保证主沟工作的可靠性和安全性

根据我们在生产中的实践观察，新老主沟浇注料间具有较好的结合性能，日常生产中使用浇注料在线对其进行修补后，仍可取得较好的使用效果。而且可以达到新沟整体浇注的使用强度，浇注料本身具有耐高温、不易粉化、开裂，能有效保证主沟工作的可靠性和安全性，促进高炉长寿化生产。

四、结论

1. 干沟改蓄铁式主沟后，干渣量降低了57kg/t。
2. 蓄铁式主沟改造及升级后，主沟造成的铁损由3.8%降低到0.6%。
3. 干渣量的减少降低了主沟的清渣时间，从之前的2h的清渣时间达到随时具备出铁条件。在保证铁口出铁正点率的同时降低炉前劳动强度和为高炉强化冶炼打下坚实基础；
4. 使用浇注料在线修补后主沟使用寿命提高到90天，通铁量由10万吨提高到17万吨，提高了主沟使用寿命。
5. 长寿主沟维护有效降低了生铁成本，以及主沟使用安全性。

参考文献

[1]刘仁检.攀钢钟式高炉强化冶炼实践[J].四川冶金,2011,33(03):4-7.