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龙门钢铁5#1800m3高炉快速大修操作实践

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-12-01  作者:王 行 伟1 赵 勇1 李高峰1 孙赛阳1 石自新2 杨建鹏2  浏览次数:557
 
核心提示:摘要:本文介绍了龙门钢铁5#高炉(1800m3)快速大修的主要经过。通过采取全开风口、停止钛矿护炉、稳定炉况、空料线到风口、保护性清理炉缸、快速炉缸浇筑等综合措施,及时有效减少了炉缸堆积程度和炉墙渣皮的厚度,极大缩短有效工期,有力的保证本次大修的工期安全可控。 关键词:停炉;活跃炉缸;快速清理;缩短工期
 龙门钢铁5#1800m3高炉快速大修操作实践

 王 行 伟1  赵 勇1  李高峰1  孙赛阳1  石自新2  杨建鹏2 

(1.联合荣大企业集团,北京; 2.陕钢集团龙门钢铁,陕西韩城)

摘要:本文介绍了龙门钢铁5#高炉(1800m3)快速大修的主要经过。通过采取全开风口、停止钛矿护炉、稳定炉况、空料线到风口、保护性清理炉缸、快速炉缸浇筑等综合措施,及时有效减少了炉缸堆积程度和炉墙渣皮的厚度,极大缩短有效工期,有力的保证本次大修的工期安全可控。

关键词:停炉;活跃炉缸;快速清理;缩短工期

1  概况

龙门钢铁5#高炉有效容积1800m3。装备有:皮带上料、软水密闭循环、TRT压差发电、封闭式主沟、串罐无钟式炉顶、十字测温等先进设备。设有26个风口,2个铁口。2013年点火送风,至今已经生产7年多,2019年开始炉缸标高8.151米环碳象脚温度持续走高,最高达720度,计算碳砖残厚不足400mm,已经达到大修标准。

2  停炉前采取的措施

停炉前,在保证炉缸安全、炉况稳定顺行的基础上,通过采取停止钒钛护炉、炉内退守保全风、全开风口、提高铁水物理热、锰矿洗炉、控制煤气流分布、加强重点区域热流强度监控等综合措施,有效的缩小了炉缸死焦堆体积和炉墙渣皮厚度,为后期炉缸和炉墙清理打下基础。

2.1  停止钒钛矿护炉

由于原料厂混匀料堆中均配有高钛精粉,导致烧结矿中钛含量不可控,通过降低烧结配比(80%---76%),提高球比,降低炉温,提高镁铝比等措施,铁中钛稳步降至0.08%以下。

2.2  炉内退守保全风

    操作参数:风压≤415kPa,负荷≤4.20倍,富氧量≤6000m3/h。炉温控制:0.35%-0.45%;铁水钛控制≤0.080%(停钛矿后);铁水硫控制0.020%-0.040%,单炉硫≤0.040%,平均硫≤0.030%,停炉前两天按照0.035%-0.050%控制。

操作中以稳定炉况为核心,采用适当放松边缘的装料制度,为检修创造条件。 煤比由150kg/t.te降至140kg/t.te,改善料柱透气性,提高炉渣流动性和滴落带透液性,为炉况稳定顺行创造条件。

2.3  全开风口

5#高炉象脚区环碳温度偏高,为保证安全生产,被迫长期堵2#、3#风口。根据炉缸热流强度和炉皮温度变化情况,有针对性的打开2#、3#风口,入炉风量同比提高200m3/min,做到全风口作业,炉缸工作均匀活跃,炉墙圆周干净光滑。

2.4  提高铁水物理热并配加锰矿洗炉

为了更有效的活跃炉缸,减轻炉缸渣铁堆积,配料中加入锰矿,保证铁中含锰大于0.8%,将铁水物理热提高至1500度以上,共使用749t锰矿。保证渣铁良好的流动性,若渣铁物理热不足,则其流动性变差,渣铁粘沟和铁水罐,出铁速度降低,出铁不净,还会引起炉墙结厚和炉缸堆积。

2.5  控制煤气流分布

5#高炉通过调整上部装料制度,疏导两道煤气流,稳定边缘,活跃中心。保证炉况稳定,利用边缘煤气流对炉墙的冲刷。清理炉墙渣皮,减少大修后炉墙清理工作量。

2.6  强化管理

停炉前8.151m第8点温度持续在700℃波动,从2019年10月---2020年3月阶段性出现6次较大波动,因此,停炉前一周内必须加强高温点温度监测,每小时汇报1次热电偶、炉壳温度、在线水温差,严防出现突发意外。增加炉缸2、3段水温差的测量频率,每班测量4次,做好热流强度的计算和分析,及时发现和掌握其变化趋势,为炉内调整提供必要的依据。对炉缸2、3段水温差和炉缸炭砖温度,加设极限报警画面,实时监控。为炉内及时准确的发现和判断炉缸冷却壁热状态的变化情况提供必要依据。做到炉缸安全可控。

2.7   安全监控

2.7.1  停止护炉期间,密切监控铁口和象脚区域碳砖残厚,做好安全预案,控制炉缸侵蚀速度,确保高炉安全生产。

2.7.2 用红外成像仪和测温枪对炉皮进行测温,控制炉皮温度小于70度。全面监控炉缸安全工作。

2.7.3 炉底严禁有积水,炉基各平台满铺黄沙,并对炉底所有水管和油管做好防护,防止次生事故发生。  

表1:龙钢5#1800m3高炉经济技术指标

2015

2016

2017

2018

2019

2020

利用系数

(t/m3.d)

2.31

2.5

2.55

2.7

2.67

2.77

产量
(万吨)

146

163

166

176

174

31

燃料比

kg/tfe

565

539

537

524

523

515

煤比
kg/tfe

106

134

133

128

142

137

si%

0.58

0.46

0.43

0.44

0.41

0.38

风温℃

1120

1187

1173

1179

1195

1198

煤气利用率%

46.61

47.09

46.46

46.62

46.95

47.05

 

3  放残铁

图1图2
















                   图1:料线到风口示意图                                                          图2:放残铁示意图


通过理论计算和现场拐点测量并结合高炉冶炼强度、炉内测温点综合参考,最终选择5层碳砖上表面作为第一个残铁孔,取出炉皮和冷却壁后,风钻至红点,氧烧至2.5米见铁。 

实际排放残铁200吨,同比理论铁量减少较多。主要有几个原因

3.1、炉缸和炉底侵蚀不严重,从后续炉缸清理和破损调查中可以佐证(部分陶瓷杯壁仍完好,炉底第一层陶瓷垫无侵蚀)。

3.2、炉缸和炉底由于长期护炉,造成钒钛(边缘和中心)堆积严重,占用炉缸有效空间。

3.3、炉缸中心不活,死焦堆偏大,炉缸有效体积环比减少。

4  炉缸清理

使用两台微型挖机和人工清理同步进行炉缸保护性拆除,逐步清理粉化、劣化的碳砖,炉缸钒钛层使用机械清理和人工氧烧难度很大,按照预案采用定向爆破保护性清理技术,既保留完好的碳砖又可节约绝对工期,同时减轻人工作业难度。

 

图3 

图4 

                       图3:炉内死焦堆                                                        图4:炉缸边缘钒钛堆积

 

图5 

图6 

 

                  图 5:炉缸清理效果图                                             图6:2#风口下方象脚处侵蚀情况

 

本次炉缸清理实际用时5.5天,对炉缸和炉底进行破损调查。从实际破损情况和数据分析。2#、3#、4#风口下方象脚区侵蚀最严重(铁口下方涡流处),残碳剩余264mm,其余厚度均在400mm以上,部分区域陶瓷杯壁仍完好。炉底第一层陶瓷杯垫完全侵蚀,第二层完好,底碳完好无损。5#1800高炉炉底和炉缸整体侵蚀不严重,仅局部象脚区有点状侵蚀。

各部位侵蚀情况

炉缸清理后,对各部位进行了测量,对比发现1#---5#风口区域侵蚀严重,重点部位在3#---5#风口,上层陶瓷垫基本未侵蚀。

 

表2:各层环碳侵蚀表

层数

1层

2层

3层

4层

5层

6层

标高mm

7.751

8.151

8.551

8.953

9.353

9.755

1#风口

 

 

609

440

398

358

2#风口

 

956

341

264

297

356

3#风口

 

 

315

300

267

 

4#风口

 

 

371

271

274

 

5#风口

 

 

 

 

 

 

6#风口

 

 

 

 

 

 

7#风口

 

 

 

 

 

 

8#风口

 

 

 

 

 

 

9#风口

 

 

 

 

 

 

10#风口

 

 

 

 

 

 

11#风口

 

 

1102

734

679

 

12#风口

 

 

 

 

 

 

13#风口

 

 

 

812

719

629

14#风口

 

 

 

 

 

 

15#风口

 

 

1066

930

928

859

16#风口

 

 

 

 

 

 

17#风口

 

 

 

1011

972

893

18#风口

 

 

895

756

750

858

19#风口

 

 

 

 

 

 

20#风口

 

 

 

1100

1009

1069

21#风口

 

 

 

 

 

 

22#风口

 

 

 

 

 

 

23#风口

 

 

 

 

 

 

24#风口

 

 

 

 

 

 

25#风口

 

 

 

861

817

796

 

4.1  南铁口

南铁口处侧壁侵蚀,如表2所示,在水平位置:3、4、5号风口,标高8-10m处,存在“锅盖状侵蚀”,最深侵蚀深度达到800mm,碳砖剩余厚度为310mm(注:侧壁碳砖原厚度为1110mm,碳砖与炉壳间捣打料90mm,即总厚度为1200mm)。

4.2  北铁口

北铁口处侧壁侵蚀的情况是,在水平位置11#-15#风口,标高8-11m高度处,侵蚀相对严重,平均侵蚀厚度达到约350mm,最深处可达450mm,即该部位剩余碳砖厚度660mm。

北铁口西侧壁处侵蚀的情况是,在水平位置18#-21#风口,标高8-11m处,为“锅盖状”侵蚀,最深侵蚀深度为350mm,碳砖剩余厚度760mm。

5  材料选择

5.1  高导热浇注料

溶胶结合高导热浇注料RLG-SC:该料主要原料为导热性能好的碳化硅和碳,采用溶胶结合;其具有与炭砖相近的导热系数,同时具有优良的抗渣铁润湿性能(如图7所示)及良好的自流性能,能够轻易实现狭小缝隙自流填充密实作业,可用于碳砖修复,炉底找平、炭砖与冷却壁缝隙填充、陶瓷杯与炭砖缝隙填充。该材料由首钢技术研究院与联合荣大公司共同理论研究及认证,拓展至不同领域,如高炉炉底找平、冷却壁与碳砖之间填缝、热面压浆等。

图7-1图7-2 

图7高导热料抗铁侵蚀结果

5.2  炉缸浇注料

RLG-SA溶胶结合刚玉碳化硅泵送浇注料是专门针对高炉炉缸陶瓷杯及风口区环境特点设计开发;以优质刚玉与碳化硅为主要原料,采用纳米溶胶为结合剂;材料不仅具有优良的耐高温,抗渣铁侵蚀(如图8所示),抗冲刷及快干防爆等应用性能,而且具有优异的自流泵送的施工性能。

图8-1图8-2 

图8炉缸浇注料抗铁侵蚀结果

6  炉缸浇注

 炉缸浇筑采用联合荣大高导热浇注料+陶瓷杯炉缸浇注料为主体。结合铁口+风口区域整体浇筑,象脚区局部加厚技术,实际用时5.5天。

 

图9 

图10 

                     图9:浇筑炉底陶瓷垫                                                        图10:整体浇筑效果图

 

7  主要工期节点

 

序号

项目

绝对工期,天

1

放残铁

1

2

凉炉

3

3

清理炉缸

5.5

4

封闭残铁口大门

1

5

炉缸浇注

5.5

6

炉身喷涂

2

7

烘炉

5

合计

23

 

本次大修安全高效高质量的完成,创同类型(2000m3)高炉大修工期记录,同比传统碳砖+陶瓷杯砖结构,节约工期25天左右,带来可观的经济价值。

8  结束语

8.1在市场经济和效益优先条件下,高炉大修炉缸保护性清理,整体浇筑快速修复模式,完全满足安全、高效、高质量、高效益的炼铁需求,为企业带来丰厚的经济效益。

8.2高炉大修总包一体化管理,统筹安全、施工、现场和设备管理,减少中间环节带来的管理缺失,提高效率,便于优化施工方案,打造交钥匙工程。

8.3高炉大修是系统工程,必须全局思考、提前布局。从停炉前炉况调整开始,步步紧推、环环相扣,系统科学优化施工方案,达到安全第一、质量至上、工期可控的目标。 

 
 
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