專利名稱：：一種高爐定量化開爐方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于高爐煉鐵
技術領域：
，尤其涉及一種高爐定量化開爐方法。
背景技術：
：首鋼1號、3號高爐分別于1994年8月、1993年6月開爐，截止2009年7月，高爐爐齡分別已滿15年、16年，遠超設計使用年限，高爐單位容積產(chǎn)鐵量分別達12126噸、12826噸，接近國際先進水平。隨著兩座高爐爐齡的增長，爐體冷卻壁均出現(xiàn)不同程度的損壞，尤其是3號高爐爐腰、爐身下部冷卻壁損壞嚴重。為減緩爐體冷卻壁的損壞，兩座高爐定期進行噴涂造襯，但是在降料面停爐后的開爐工作中存在開爐操作隨意性強、人為性強的特點，導致各次開爐操作的參數(shù)變化大、開爐時間長短不一、開爐后的經(jīng)濟技術指標提升緩慢等問題。隨著高爐長壽技術的發(fā)展，國內(nèi)外高爐齡的高爐越來越多，這部分高爐普遍面臨著同樣的問題，開爐過程的隨意性導致對資源的浪費、對高爐長壽的損害，各高爐的開爐經(jīng)驗、技術難于系統(tǒng)化、難于共享。因此本發(fā)明的定量化開爐方法，將開爐過程量化，使高爐開爐過程順利、高效，開爐后經(jīng)濟技術指標快速提升。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種高爐定量化開爐方法，對高爐開爐過程的階段及各項參數(shù)控制標準定量化，將開爐過程量化，使高爐開爐過程順利、高效，丌爐后經(jīng)濟技術指標快速提升。1、高爐定量化開爐的操作要點本發(fā)明包括開爐過程三個階段軟熔帶的成型階段、出渣出鐵的適應階段及礦批、負荷的加重階段。(1)軟熔帶的成型階段定義正常料下降進入爐腰的時間為軟熔帶開始成型的時間，爐頂溫度明顯爬升至6(TC的時間為軟熔帶成型終了的時間，兩者之間的階段為軟熔帶的成型階段。①高爐堵風口送風，堵風口數(shù)占總風口數(shù)的35%45%，避免開爐之后再次停風，初始送風風量按風壓0.55Kg/cm20.65Kg/cm2控制，焦炭點燃、回旋區(qū)形成后，捅風口加風，軟熔帶開始成型前風量達到全風水平的45%50%。②在軟熔帶開始成型至成型終了的時間段內(nèi)，風量在全風水平的45%50%。(2)出渣出鐵的適應階段軟熔帶成型終了后，爐內(nèi)再下降5批料，進行第一次出鐵，但第一次出鐵時鐵口都難開，適應第一次出鐵的階段為出渣出鐵的適應階段。①開爐料中空焦內(nèi)由上至下分別間隔2個、3個、5個空焦夾入3個正常料，使鐵水能夠及早生成、及早下降到鐵口區(qū)。4②開爐料配加錳礦、螢石，鐵水^0]%達到0.8%1.0%，在正常料內(nèi)配加硅石、灰石，提高渣鐵比、降低爐渣Al2(^。至14.5%15.0%，控制爐渣堿度在1.05，確保爐渣的良好流動能力。③第一次出鐵時，風量在全風水平的50%55%，第一次出鐵后，風量加到全風水平的60%65%。(3)礦批、負荷的加重階段礦批、負荷加重至正常水平(礦批55噸60噸、負荷4.55.0)的階段為礦批、負荷的加重階段。①開爐進程為4856小時，不可盲目追求高爐的快速恢復而給高爐長壽埋下隱患。②加風間隔按57小時為一個風量穩(wěn)定階段進行，平均加風幅度為全風水平的5%7%，以實現(xiàn)在風量水平上升過程中對爐內(nèi)熱制度的穩(wěn)定控制。③前期保持穩(wěn)定的焦炭層厚度，負荷的加重主要通過加重礦批的方式，礦批達到正常水平(55噸60噸)后，減輕焦批、繼續(xù)加重焦炭負荷，平均焦炭負荷加重幅度在0.30.4，平均間隔在57小時，與加風相互間隔。④第一次出鐵后，在風量水平未達到全風量70%的情況下，鐵次間隔按爐內(nèi)下料批數(shù)(5批)組織，風量達到全風量70%以后，按正常間隔(25min30min)組織爐前出鐵。第一次出鐵鐵水物理熱低，渣鐵走殘鐵溝，待渣鐵溫度上升，渣鐵能夠進行分離后，渣鐵走小坑進行分離。⑤第一次出鐵鐵水[Si]。/。控制在1.52.0%;焦炭負荷3.0的爐料產(chǎn)生的鐵水[Si]M控制在1.0%1.5%，焦炭負荷3.5的爐料產(chǎn)生的鐵水[Si]y?？刂圃?.81.0%，焦炭負荷4.0的爐料產(chǎn)生的鐵水[Si^控制在0.6%0.8%，隨著焦炭負荷的加重，將鐵水[Si]W降至0.4%0.6%。2、高爐定量化開爐的理論分析高爐開爐過程中，隨著風口前焦炭的燃燒，回旋區(qū)逐步成型，爐料由下而上逐步加熱、下降。隨自身熱度的上升，爐料發(fā)生物理化學的變化，軟熔帶逐歩成型、上移，爐內(nèi)上部塊狀帶發(fā)生爐料的預熱、間接還原，爐料軟熔、滴落后，鐵水開始形成，鐵水透過死焦堆下降至爐缸底部。在開爐過程中軟熔帶的穩(wěn)定成型是最關鍵的階段，第一次出鐵是否順利直接關系開爐的快慢，由此，將開爐過程劃分為三個階段軟熔帶成型階段、出渣出鐵適應階段及礦批、負荷加重階段，由此明確開爐過程中各階段的重點工作及定量化原則。加風曲線是開爐技術的核心，因為其涉及爐缸初始煤氣形態(tài)、熱制度、開爐過程的快慢等，加風曲線確定后，實際風速可以通過掌握捅丌風口的時機來控制，確保實際風速不過分偏離正常生產(chǎn)期間的范圍，以形成穩(wěn)定的風口回旋區(qū)、防止回旋區(qū)形狀崎變。軟熔帶形成前，爐內(nèi)壓差水平低，實際風速較正常水平偏高，軟熔帶開始形成后隨著壓差的提高，實際風速回落至正常水平以下，若軟熔帶成型后實際風速仍過分偏離正常范圍，則必須對其進行控制，防止損壞風口等冷卻設備。高爐送風前期，爐內(nèi)適當快速加風，軟熔帶成型期間，風量以穩(wěn)定為主，第一次出鐵后，較送風前期，加風幅度適當降低、加風間隔適當拉長，以實現(xiàn)在風量水平平穩(wěn)上升過程中對爐內(nèi)熱制度的穩(wěn)定控制。開爐熱制度的制定關系到能否對爐內(nèi)進行充分的加熱及是否因爐溫過高造成爐前出鐵工作困難，熱制度涉及開爐料與加風曲線等因素，是多種因素綜合作用的結果。爐內(nèi)送風后，焦炭燃燒產(chǎn)生的熱量及風溫帶入爐內(nèi)的熱量對爐墻、死焦堆及料柱進行加熱，加熱至正常生產(chǎn)時的熱度水平，隨著爐內(nèi)軟熔帶的最終成型，爐內(nèi)上部塊狀料帶的逐步升溫加熱，及上部塊狀帶間接還原的正常進行，爐內(nèi)熱制度最終進入一個熱度平穩(wěn)階段，這一階段的標志就是頂溫水平上升至一定水平后，上下波動但總體水平穩(wěn)定，這一階段大致在送風后加入的正常料經(jīng)過預熱、間接還原到達軟熔帶位置時出現(xiàn)，此后熱制度進入穩(wěn)定期，最終鐵水溫度由開爐料、風量水平及裝料制度等因素決定。為減少開爐過程中的影響因素，裝料制度在開爐過程中盡量不予調(diào)整，這需要裝料制度適度超前，既確保開爐過程中爐內(nèi)上部兩邊開的煤氣分布，也照顧風量水平接近正常時對煤氣分布的控制，確保不出現(xiàn)氣流、管道。裝料制度與正常生產(chǎn)的裝料制度模式保持一致，避免開爐后對裝料制度的大幅度調(diào)整影響高爐經(jīng)濟技術指標的快速提升，焦炭布料與正常生產(chǎn)完全一致，對礦石布料適當往中間環(huán)帶集中，開爐后可以根據(jù)爐內(nèi)煤氣分布的實際表現(xiàn)，將礦石攤開，穩(wěn)定煤氣分布、提高煤氣利用率。根據(jù)停爐時間的長短等因素，裝爐料中的正常料焦炭負荷可以適當偏低，以補充高爐送風后爐內(nèi)溫度場重建需要的熱量，兩座高爐裝爐料中正常料焦炭負荷2.3、全爐焦比3.5t/t，但送風后加入的后續(xù)正常料，經(jīng)歷了在爐內(nèi)上部的預熱、間接還原，適當提高后續(xù)正常料的焦炭負荷是必要的，后續(xù)正常料的焦炭負荷基本決定了丌爐過程中處于穩(wěn)定期的熱度水平。開爐過程中捅開風口后要間隔一定的時間再加風，使該風口前的焦炭燃燒釋放熱量，形成穩(wěn)定的回旋區(qū)，使堆積在風口前的渣鐵滲透下去，加風的幅度不要太大，此時該風口上部的軟熔帶位置處于上移的過程，加風幅度太大易造成對軟熔帶的破壞，加風后要維持此風量一定的時間，使增大的爐腹煤氣尋找合適的通路，使料柱的運動適應增大的爐腹煤氣量。開爐過程中的透氣性指數(shù)與上部裝料制度、下部熱制度、渣鐵在軟熔帶以下的滯留量、滲透能力等存在較強的相關性，隨歷次丌爐條件的變化，開爐過程中的透氣性指數(shù)可能存在差別，評價透氣性指數(shù)是否合適的標準應該是爐內(nèi)下料是否順暢，壓量關系是否平穩(wěn)，不宜過分苛求透氣性指數(shù)的大小。(1)軟熔帶的成型階段高爐送風后，風口前堆積的焦炭被點燃，隨著焦炭的燃燒，爐內(nèi)從風口前開始，進行著熱量的向外傳遞，逐步完成爐內(nèi)溫度場的重建，伴隨著軟熔帶的形成、塊狀帶的預熱、爐缸死焦堆的初步加熱等過程，其中軟熔帶成型是開爐的最關鍵階段，能否在爐料與煤氣的逆流運動中建立穩(wěn)定的軟熔帶關系到開爐是否順利。利用經(jīng)驗定義軟熔帶開始成型的時間，軟熔帶在爐內(nèi)的平均高度大致在爐腰與爐身交界處，正常料由爐身進入爐腰后，軟熔帶開始成型，以正常料下降進入爐腰的時間做為軟熔帶開始成型的時間，該時間通過耗風量可以計算得出。同樣，利用經(jīng)驗定義軟熔帶成型終了的時間，軟熔帶成型終了的標志就是爐頂溫度開始明顯爬升，此時爐內(nèi)溫度場重建基本完成，軟熔帶成型終了后，隨著爐缸熱度的增加繼續(xù)上移，但變型幅度已經(jīng)相對較小。高爐開爐采用堵風口(送風風口數(shù)占總風口數(shù)的55%65%)的方式，避免了開爐之后的再次停風，但對于開爐過程中軟熔帶的均勻成型是不利的。高爐初始送風風量按風壓0.55Kg/cii^0.65Kg/ci^控制，防止送風初期壓差過高將料柱頂住而無法下降，焦炭點燃、回旋區(qū)形成后，可以抓緊時機捅風口加風，在軟熔帶成型前盡量加大風量，一則可以加速軟熔帶的成型，二則伴隨著風量的加大，必然需要及早捅開更多的風口，由此可以盡量減少軟熔帶的不均勻程度，高爐軟熔帶開始成型前風量達到全風水平的45%50%。在軟熔帶開始成型至成型終了階段，風量以穩(wěn)定為主、可適度小幅加風，防止風量的大幅度增加破壞軟熔帶的重建，軟熔帶重建完成至第一次出鐵前可以適量加風。(2)出渣出鐵的適應階段鐵水、爐渣能否順利流出取決于一是鐵水的物理熱、[Si]y。及爐渣的物理熱、堿度、A1203%，這由開爐料所決定；二是鐵水、爐渣下降過程中流經(jīng)的死焦堆的熱度，鐵水、爐渣下降時是否會因為熱量不足造成鐵水、爐渣凝結，這由開爐料及死焦堆的受熱方式所決定；三是鐵口孔道大小、渣鐵溝準備情況等爐前因素。因此，按時出渣、出鐵的關鍵還在于爐內(nèi)的開爐料，爐前處于輔助地位。開爐料中空焦內(nèi)夾入正常料，使鐵水能夠及早生成、及早下降到鐵口區(qū)，鐵水凝固點低，可有效對爐缸死焦堆、鐵口區(qū)加熱，促使渣鐵順利下降到鐵口區(qū)。開爐料配加錳礦、螢石，保證鐵水[Mn]e/。達到0.8%1.0%，在正常料內(nèi)配加硅石、灰石，提高渣鐵比、降低爐渣八1203%至14.5%15.0%，控制爐渣堿度在1.05，確保爐渣的良好流動能力。降料面停爐時控制打水量，開爐前對爐缸死焦堆覆蓋的壓火料、噴涂反彈料、渣皮等進行清理，降低爐缸的虧熱狀態(tài)。鐵口埋設吹氧槍，使鐵口前焦炭燃燒，加熱鐵口區(qū)，有利于消除在鐵口區(qū)渣鐵的凝結。這些措施都為開爐后第一次出鐵的順利奠定了基礎。.高爐開爐過程中第一次出鐵時間的確定至關重要，第一次出鐵過早，沒有一定的鐵水下達到爐缸，并且開爐第一次出鐵希望渣鐵量盡量大些，使爐內(nèi)料柱在鐵后能更加松動，關鍵是渣鐵量大有利于爐前出鐵的組織。爐內(nèi)從軟熔帶成型開始，陸續(xù)有鐵水的生成，但由于開爐前期風量水平較小，正常料移動進入軟熔帶區(qū)間的動作緩慢，第一次出鐵的時間確定在軟熔帶成型后的5批料之后，這樣爐缸積存了一定的鐵水量，即使一定量的鐵水滯留在死焦堆中，仍然有大量的鐵水可以到達爐缸下部，經(jīng)鐵口排出。(3)礦批、負荷的加重階段隨著對高爐大修、中修開爐過程的不斷深入研究與實踐，高爐丌爐過程呈現(xiàn)越來越快的趨勢，但高爐開爐不只是爐內(nèi)恢復至全風、重負荷的過程，更是磨合高爐系統(tǒng)設備，使高爐各部位消除熱應力的過程，過短的開爐過程易使炭磚、冷卻壁、爐殼等無法及時消除熱應力，給高爐長壽埋下隱患，從歷次高爐開爐經(jīng)驗看，4856小時的開爐進程對于中修開爐是適宜的，對于時間更長的停爐，開爐進程要相應延長，切不可盲目追求高爐的快速恢復，而給高爐長壽埋下隱患。第一次出鐵后，相比軟熔帶成型前的加風曲線，加風幅度適當降低、加風間隔適當拉長，加風間隔可按57小時為一個風量穩(wěn)定階段的原則進行，以實現(xiàn)在風量水平上升過程中對爐內(nèi)熱制度的穩(wěn)定控制。在開爐過程中的礦批、負荷加重階段，盡量保持穩(wěn)定的焦炭層厚度，負荷的加重主要通過加重礦批的方式，礦批接近正常水平后，可減輕焦批、繼續(xù)加重焦炭負荷，平均焦炭負荷加重幅度在0.30.4，平均間隔在57小時，焦炭負荷加重幅度隨著爐內(nèi)負荷水平的加重而逐步減小，與加風相互間隔，防止因加風與加負荷同歩造成的爐溫波動幅度加大。第一次出鐵后，在爐內(nèi)風量水平未達到全風量70%的情況下，鐵次間隔按爐內(nèi)下料批數(shù)組織，主要是考慮爐前工作的難度，盡量保持一定的鐵水流量，風量達到全風量70%以后，可按正常間隔(25min30min)組織爐前出鐵。第一次出鐵鐵水物理熱低，渣鐵走殘鐵溝，待渣鐵溫度上升，渣鐵能夠進行分離后，渣鐵走小坑進行分離，之后每次鐵后捅小坑，防止小坑及大溝鑄死，直至風量達到全風量的70%,出鐵過程中防止渣鐵溝結蓋，鐵后及時清理渣鐵溝，確保按時出鐵，不影響開爐進度。開爐過程中鐵水溫度的控制是難點，隨著裝料制度中礦石布料的攤開，開爐第一次出鐵的鐵水物理熱在130(TC以上；送風后裝入的正常料在經(jīng)過一個冶煉周期后產(chǎn)生的鐵水物理熱達到1400'C以上；在現(xiàn)有的開爐裝料制度下，風量達到全風的80%、料速達到6批/小時后，鐵水物理熱達到150(TC以上。但鐵水[Si]。/。受加風曲線的影響較多，鐵水[Si]M基本情況第一次出鐵鐵水[Si]n/。在1.5%2.0%;焦炭負荷2.9的爐料產(chǎn)生的鐵水[Si]。/。在1.4%;焦炭負荷3.2的爐料產(chǎn)生的鐵水[31]%在1.2%，焦炭負荷3.5的爐料產(chǎn)生的鐵水[Si]y。在0.9%，焦炭負荷4.0的爐料產(chǎn)生的鐵水[Si]。/。在0.7%，隨著焦炭負荷的加重，將鐵水[Si]n/。逐步下放至正常水平，并根據(jù)渣鐵流動能力，適時停加錳礦、螢石o3、有益效果結合高爐開爐的具體條件，以定量化開爐技術為基礎，計算、規(guī)劃了開爐的加風曲線及各階段的節(jié)點、控制原則，細化了開爐過程的各項參數(shù)，開爐過程按計劃順利進行，開爐后經(jīng)濟技術指標能夠快速提升。例如具體實施例中所述的1號高爐的開爐過程，送風48小時爐況基本恢復，堵一個風口全風、焦炭負荷4.82，送風72小時風口全開，焦炭負荷5.00，順行狀況良好，開爐實際風量、熱度等主要參數(shù)與計劃吻合。順利、高效的開爐為經(jīng)濟技術指標的快速提升奠定了基礎，送風第4天，高爐利用系數(shù)達到2.5t/m3.d以上，焦比、煤比、焦塊比分別達到330Kg/t、125Kg/t、30Kg/t的高水平。表1高爐開爐后經(jīng)濟技術指標的快速提升<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>圖1為高爐定量化開爐過程中的計劃加風曲線及其與實際風量的對比。具體實施例方式首鋼1號高爐有效容積2536m3，30個風口、3個鐵口，1994年8月9日開爐，近年來高爐不斷強化冶煉，主要經(jīng)濟技術指標接近國內(nèi)先進水平。2009年3月21曰，1號高爐采用空料線降料面停爐，進行為期5天的檢修，更換爐頂氣密箱，對高爐內(nèi)部風口帶以上至爐喉鋼瓦下沿進行噴涂造襯。開爐前，以開爐技術的定量化原則為基礎，結合高爐開爐的具體條件，計算、規(guī)劃了開爐過程中各階段的節(jié)點、控制原則，細化了開過程的各項參數(shù)。表2高爐開爐定量化控制參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>3月26日6:58送風，前期風溫水平較低，7:10-8:35，風眼陸續(xù)點亮，8:09料尺開始活動，11:OO送氣，爐況順行狀態(tài)良好，所開風眼工作均勻，無明顯下大塊現(xiàn)象，風量、礦批、負荷的控制基本符合高爐恢復方案，至28日8:00，余8#風眼未捅，負荷4.82。29日白班，風口全開，焦炭負荷5.18，全風、順行，高爐生產(chǎn)處于正常水平。權利要求1、一種高爐定量化開爐方法，包括軟熔帶的成型階段、出渣出鐵的適應階段及礦批、負荷的加重階段；其特征在于控制以下技術參數(shù)(1)軟熔帶的成型階段高爐堵風口送風，堵風口數(shù)占總風口數(shù)的35％～45％，初始送風風量按風壓0.55Kg/cm2～0.65Kg/cm2控制，焦炭點燃、回旋區(qū)形成后，捅風口加風，軟熔帶開始成型前風量達到全風水平的45％～50％；在軟熔帶開始成型至成型終了的時間段內(nèi)，風量穩(wěn)定在全風水平的45％～50％；(2)出渣出鐵的適應階段軟熔帶成型終了后，爐內(nèi)再下降5批料，進行第一次出鐵，但第一次出鐵時鐵口都難開，適應第一次出鐵的階段為出渣出鐵的適應階段；開爐料中空焦內(nèi)由上至下分別間隔2個、3個、5個空焦夾入3個正常料，使鐵水能夠及早生成、及早下降到鐵口區(qū)；開爐料配加錳礦、螢石，鐵水[Mn]％達到0.8％～1.0％，在正常料內(nèi)配加硅石、灰石，提高渣鐵比、降低爐渣Al2O3％至14.5％～15.0％，控制爐渣堿度在1.05，確保爐渣的良好流動能力；第一次出鐵時，風量在全風水平的50％～55％，第一次出鐵后，風量加到全風水平的60％～65％；(3)礦批、負荷的加重階段礦批、負荷加重至正常水平開爐進程為48～56小時；加風間隔按5～7小時為一個風量穩(wěn)定階段進行，平均加風幅度為全風水平的5％～7％，以實現(xiàn)在風量水平上升過程中對爐內(nèi)熱制度的穩(wěn)定控制；前期保持穩(wěn)定的焦炭層厚度，負荷的加重主要通過加重礦批的方式，礦批達到正常水平55噸～60噸后，減輕焦批、繼續(xù)加重焦炭負荷，平均焦炭負荷加重幅度在0.3～0.4，平均間隔在5～7小時，與加風相互間隔；第一次出鐵后，在風量水平未達到全風量70％的情況下，鐵次間隔按爐內(nèi)下料批數(shù)5批組織，風量達到全風量70％以后，按正常間隔25min～30min組織爐前出鐵；第一次出鐵鐵水物理熱低，渣鐵走殘鐵溝，待渣鐵溫度上升，渣鐵能夠進行分離后，渣鐵走小坑進行分離；第一次出鐵鐵水[Si]％控制在1.5～2.0％；焦炭負荷3.0的爐料產(chǎn)生的鐵水[Si]％控制在1.0％～1.5％，焦炭負荷3.5的爐料產(chǎn)生的鐵水[Si]％控制在0.8～1.0％，焦炭負荷4.0的爐料產(chǎn)生的鐵水[Si]％控制在0.6％～0.8％，隨著焦炭負荷的加重，將鐵水[Si]％降至0.4％～0.6％。2、根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的軟熔帶的成型階段是指定義正常料下降進入爐腰的時間為軟熔帶開始成型的時間，爐頂溫度明顯爬升至6CTC的時間為軟熔帶成型終了的時間，兩者之間的階段為軟熔帶的成型階段。3、根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的礦批、負荷加重至正常水平是指礦批55噸60噸、負荷4.55.0的階段。全文摘要一種高爐定量化開爐方法，屬于高爐煉鐵
技術領域：
。開爐過程分為三個階段軟熔帶成型的階段、出渣出鐵適應的階段及礦批、負荷加重的階段，對高爐開爐過程的階段及各項參數(shù)控制標準定量化。由此，可以明確開爐過程中各階段的重點工作及定量化原則。以加風曲線為核心，結合高爐開爐的具體條件，定量化開爐技術細化了開爐過程的各項參數(shù)，該技術在高爐的實踐也表明實際開爐過程中的主要參數(shù)與計劃吻合，開爐過程順利、高效，這也為開爐后經(jīng)濟技術指標的快速提升奠定了基礎。文檔編號C21B5/00GK101671751SQ20091009364公開日2010年3月17日申請日期2009年10月14日優(yōu)先權日2009年10月14日發(fā)明者健任,劉國友,張賀順,勝王,軍陳,馬洪斌申請人:首鋼總公司