攀钢高炉炉前技术进步

攀 钢 技 术 61 攀钢高炉炉前技术进步 张志刚 (攀 钢钒 炼铁厂 ) 摘 要： 针对攀钢高炉强化冶炼后炉前技术 存在的问题 ，对炉前技术及设备进行了改进。开发了新型无水炮泥，建立了炮泥检测装置和检测标准以及加强铁口维护等。稳定和提高了炮泥的质量，铁口合格率逐渐上升，稳定了铁口工作状况，改善了炉前工作环境，降低了工人劳动强度，为高炉强化冶炼创造了条件。 关键词： 高炉炼铁；炉前技术；钒钛磁铁矿 0 引言 2000 年以来，随着攀钢高炉冶炼强度不断提高，高风温、大风量、大喷煤、大富氧、精料等强化冶炼手段全面用于生产后，炉前综合技术也全面进行了配套开发 ,主要工作有 :新型 有水炮泥和无水炮泥的开发研究应用和与之相适应的炉前设备和铁口维护处理技术的改进。实践证明：新型炮泥的应用，并结合炉前设备和铁口维护处理技术的改进，满足了高炉强化冶炼条件下铁口工作需要，推动了炉前生产技术进步。 1 高炉炉前技术存在的问题 随着高炉冶炼强度不断提高，高风温、大风量、大喷煤、大富氧、精料等强化手段全面用于生产，促进了技术经济指标全面优化，铁口排放的渣铁量也逐步增加，铁口冲刷加剧，炮泥在炉内难以形成牢固的“泥包”，出铁时铁口冲刷加剧，铁口通 道也易拉大，高温渣铁侵蚀严重，造成渣铁不能均衡排尽，制约了高炉的稳定顺行，造成 铁口 深度难涨。尤其在一期高炉表现较为突出，铁口保护板周围冒瓦斯火严重，对高炉的稳定顺行和安全生产构成威胁。炉前技术存在的问题主要表现在以下几个方面： (1) 常温下，炮泥的水分波动在 16% 21%；体积密度波动范围为 g/粘性及可塑性低， 130 158 中温（ 200 800 ），抗折强度 耐压强度 温热震稳定差 ， 剥落、开裂严重。 (2) 高温使用性能 和 抗渣铁 侵蚀冲刷性能差，出铁时易早吹，渣铁不尽，深度难涨，铁口处理、维护难度较大，经常出现潮铁口，出现乱喷溅，炉前劳动强度大。 (3) 炉内不能形成长期稳定的泥包，铁口深度变化大，铁口合格率只有 50%左右。 (4) 高炉强化冶炼后，渣铁量增加，炮泥难以担负起大量渣铁的排放任务，对炉况顺行也造成 了影响。 (5) 炮泥的水分波动大，且出铁间隔时间短，在处理铁口时，经常发生喷潮泥等现象，出铁时经常发生“铁口打枪”事故，造成人身伤害和设备损坏。另外，炮泥水分偏低时，易造成液压炮打不走泥，造成铁口深度波动，使液压炮维护造成极 大的困难，影响炉况顺行。 造成上述情况的主要原因是配制炮泥的原料选择上没有注重其理化性能指标； 由 于 炮泥的生产工艺粗造， 导致渣口泥，打罐泥，不同配比 的炮泥在同一个碾泥机内碾制造成质量偏析；炮泥配比的调整随意性大；炮泥的高温使用性能没有跟上高炉冶炼强度大幅度提高的步伐；炮泥一经生产出来没有质量标准和检测方法对其进行检测，只能凭眼睛看，手摸等经验判断其质量好坏。 2 炉前综合技术进步 开发了新型无水炮泥 随着高炉冶炼强度大幅度提高，铁口承担排放渣铁的任务越来越繁重，突出地表现为一期高炉铁口深度难涨，两 年来 高炉铁口深度达到 2.0 m 以上还不到 5%； 、 高炉铁口周围 经常 冒瓦斯火，危及炉缸工作安全。 4#号高炉铁口深度虽然能 62 2009 年第 32 卷第 5 期 维持 2.2 m，但稳定性差，出铁过程铁口喷溅严重，主沟两旁积渣较多，铁损高，炉前劳动强度大。 根据攀钢高炉冶炼钒钛磁铁矿的特殊性，以及高炉强化冶炼后铁口工作的现行状况，突出地表现为出铁间隔时间短，从铁口排放的渣铁量增大等情况。在实验室对炮泥的配方进行研究，确定为单铁口高炉采用复合型结合剂结合的快速烧结无水炮泥，双铁口高炉采用全焦油结合的无水炮泥，炮泥配方见表 1，理化性能要求 见表 2。表 1 新型无水炮泥配方 % 炭化物 硅化物 混合料 添加剂 原料结合剂 烧结剂 外加结合剂 配方 25 8 17 15 5 25 5 方 2 23 6 18 12 8 26 7 19 20 表 2 无水炮泥理化性能要求 化学成分 /% 热强度（还原气氛） /夏值 / 1 100 1h 1 300 1 h 配方 30 35 30 35 12 13 17 21 方 2 28 30 20 25 35 40 了改善铁口的工作状况，适应高炉强化冶炼。铁厂于 2002 年 12 月开始研制适合高炉强化冶炼条件下，满足铁口工作需要的无水炮泥。 2004 年在四高炉进行适合新三高炉三个铁口使用的无水炮泥工业试验取得成功，高炉铁口合格率达到 90%以上，铁量差减小，降低了炉前工人的劳动强度，满足了高炉强化冶炼的要求。 自制炮泥装置并建立了炮泥检测标准 自制炮泥检测装置见图 1，并制定了相应的有水炮泥检测标准和理化性 能指标，见表 3 和表 4。 1 锥管； 2 泥缸； 3 泥缸座； 4 活塞； 5 活塞杆； 6、 7 压力传感器、信号放大器； 8 压板； 9 丝母推杆； 10 丝杆； 11 轴承座； 12 减速机； 13 联轴器（ 1）； 14 联轴器（ 2）； 15 尼龙柱销； 16 电动机； 17 机架； 18 滑道 图 1 炮泥检测装置 表 3 有水炮泥常温下检测标准 水分 /% 自然断截长度 /积密度 /(g 3) 马夏值 /材典型炮泥 30 135 购炮泥 25 130 钢 技 术 63 展开机构 倾动机构 旋转机构 配重 升降柱 开口机 走行马达 钻杆 立柱 导向轨梁 转臂 2775 2200 800 表 4 有水炮泥理化性能指标 化学成分 /% 耐压强度 / 折强度 / 孔率 /% 线变化率 /% 耐火度 / 全 1 000 3 h 13503 h 1 000 3 h 1 3503 h 25 33 27 36 6 32 13 17 13 18 5 0 35 610 1 650 新型炮泥质量稳定性措施 （ 1）在炮泥中配加 2% 3%（绢云母、减水剂、保存剂、烧结剂、防爆纤维、抗氧化剂）等多种添加剂，改善炮泥中温（ 200 800 ）物理化学性能。 （ 2）在炮泥中配加 1%加剂相结合办法提高炮泥的高温使用性能。 （ 3）降低炮泥水分，探索合理的困料时间和湿度，在外配加各种添加剂同时， 摸索合理的 困料 时间为 16 48 h。 加强铁口维护 根据炮泥性能的改进，固定了铁口角度，加强铁口泥套和铁口的维护 ，单铁口高炉采用复合型结合剂结合的快速烧结无水炮泥，双铁口高炉采用全焦油结合的无水炮泥，并对炮泥的性能指标进行定期检测，确保炮泥质量稳定。 研究了铁水沟长寿化技术 随着高炉冶炼的不断强化，长期以来使用的普通垫沟泥铺垫的铁水主沟沟衬已经不能适应强化冶炼的要求，抗侵蚀性、抗冲刷性、热震性差，沟衬粘渣，打水降温后开裂，破损严重 ， 使用寿命短 ，为 2 3 天，通铁量低，仅为 5000 6000 t，必须进行沟衬修补和重新垫沟，炉前劳动强度大，吨铁耐材消耗高，且沟衬修补和重新垫沟时还导致高炉出铁晚点，炉况“受憋”， 制约高炉强化冶炼的持续进行。 开发研究用树脂结合的免烘烤铁沟料进行工业试验并取得成功，于 2001 年在全厂四座高炉推广应用，新垫的主沟使用 3 4 天只需对落铁点进行修补， 使用寿命延长 为 6 7 天 ， t，满足了高炉强化冶炼对主沟使用功能的要求。 利用四高炉 2004 年 3 5 月大修时机，双铁口便于施工的有利条件，采用快干型浇注料对北铁口主沟和砂窝子进行整体浇注试验研究。北铁口主沟和砂窝子开炉投入使用近 5 个月，工作状况正常，其间对主沟进行正常维护，对砂窝子进行修补两次，通铁量近 20 万 t，试验取 得成功。在大修 期 间淘汰传统人工拨“铁闸”，改进为摆动流嘴机械拨闸，同时引进了炉前清渣机械，试用取得成功，在2005 年 10 月新三高炉开炉时，进行全面推广运用。 炉前设备改进 （ 1）改进了 开铁口机 全气动开铁口机 的 主要特点是：全气动，即设备所有动作的动力，均为压缩空气，其运行费用低，可靠性强；结构可折叠，利于炉前作业。主要用于四号高炉南铁口，其结构见图 2。 图 2 气动开铁口机结构示意图 64 2009 年第 32 卷第 5 期 小车 转臂 导梁 旋转机构 铁口 钻机 油管 油马达 停放位置 22002000 根据实际使用情况，对该系统进行 局部改进，改进内容如下： 加长转臂，制作与原梁断面相同箱梁，加长1.2 m，并采用焊接方式联接。 将传动转臂旋转的气缸改为液压油缸。目的是增加旋转驱动力，能快速旋转，使钻机部 分 快速脱离主铁沟及铁口，增加安全可靠性。 将起折叠、展开作用的气马达拆开，内腔加注润滑脂，气马达外部进、排气孔堵死，在升降柱焊一短杆，在转臂上安装一油缸，与短杆联接，通过油缸伸、缩动作，使升降柱旋转 0 90，来完成折叠、展开动作。 钻头钻杆改进，由于原设计拆、卸钻头和钻杆不方便，改为快速接头，并将钻头的重量由 15 省材料消耗，同时更换方便。 （ 2） 矮式全液压开铁口机 由于 开铁口机所需空间较大，因此仅在 高炉安装， 为了更好地选择适宜一期高炉的现代化开铁口机，经炼铁厂研究试用了 矮式 全液压 开铁口机， 全液压 开铁口机所有动作全部采用液压传动，其特点是能力强、功率大、效率高，全部操作通过三个手柄完成，操作简单，其设备结构见图 3，主要性能指标见表 5。 图 3 矮式全液压开铁口机 表 5 矮式全液压开铁口机主要技术性能 最 大行程 /铁口行程 /转角度 /（） 开铁口角度 /（） 2 800 2 500 0 120 0 20 冲击能力 /J 回转时间 /s 钻进速度 /(m 1) 工作油压 /00 前进 10，退出 5 9（ 16 全液压开铁口机分为开铁口设备本体和开铁口机液压驱动装置两大部 分 。设备本体由斜基础、回转机构、导向轨梁与送进机构、钻冲机构、钻杆等组成，液压驱动装置由驱动泵组、油箱、阀台、操作控制台等组成。 全液压开铁口机通过液压操作控制系统实现远距离人工操 作。开铁口机工作时，开口机回转机构的驱动油缸驱动转臂回转，使开口机钻进机构从停放位置回转到工作位置，钎杆准确对准高炉出铁口，然后送进机构的液压马达通过链条传动，驱动钻冲小车行走，推动液压钻机（液压凿岩机）及其钻杆按调定的轨迹冲击式钻通铁口。铁口钻通后，送进机构的钻冲小车迅速退回，钻杆迅速退出铁口，回转机构迅速回转，使钻进机构迅速退离铁沟，回到停放位置。 （ 3）研制了铁口专用透杆 炼铁厂从 2003 年自行研制开发出透铁口用“专用透杆”和做铁口泥套用“专用工具”安装在开口机上，并全面应用于全厂五座高炉的实际生产中 ，大大降低了炉前工的劳动强度和炉前安全事故及开口设备消耗，其中透铁口用“专用透杆”获得国家专利。 高炉使用无水炮泥后，由于铁口孔道强度高，在出铁过程 中 、由于铁口卡焦炭、炉温高出粘渣，导致铁流小出铁时间 较 长，不能在规定时间内出尽渣铁，炉况受憋。透铁口时一直采用人工用圆钢直接透铁口，人工用圆钢透铁口劳动强度大并且铁口难以透开，工人的安全难以保障。开口机进行了改进后，透铁口时在开口机上安装标准钻杆和钻头进行透铁口，标准钻杆安装在开口机上透铁口效果虽然好，但是材料消耗大，成本价高。 2003 年 5 月开始研制透铁口用的“ 专用透杆”后在一号高炉 进行攀 钢 技 术 65 工 业试验， 8 月试验成功， 2004 年上半年相继在 高炉、 高炉、 高炉推广使用； 2005 年 10月新三高炉开炉开始运用，成本下降幅度达 70%。 （ 4）摆动流嘴拨罐技术 高炉大修时，淘汰了铁水沟拨罐“简易铁闸”，引进采用了摆动流