攀钢四高炉高效开铁口操作实践

攀钢四高炉高效开铁口操作实践

张德荣  冯小亮  王朝虎

攀钢集团攀钢钒炼铁厂  四川攀枝花  617000

摘  要：钒钛磁铁矿冶炼特殊性在于，当渣铁在炉缸中时间过长后，会导致渣铁在炉缸中形成Ti-N、TiNC等耦合物，导致排放困难。通过科学计算选择合适的开口模式和开口方式，有效保障高炉高强度冶炼。通过对开口机气源等改造，保证铁口正点开口率的情况下，实现了耗材降低。

主题词：钒钛磁铁矿 铁口  高效

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。

当渣铁在炉缸中时间过长后，导致排放困难。钒钛矿冶炼要取得好的指标和保持高炉长周期的稳定及时出净渣铁稳定压量关系均衡料速相当重要[2]。四高炉2018年大修后，高炉冶炼强度大幅度上升，炉前的问题也逐渐暴露出来，主要表现：

1. 开铁口时压缩空气压力偏低导致把钻杆切削炮泥产生的泥灰不能吹扫出来，开口机风管频繁灌死;
2. 钻杆钻进后软化速度快,有效钻进深度降低，导致开铁口时间长;
3. 野蛮操作,未根据实际炉况控制铁口孔径,造成憋炉或铁口出铁时间过短;

1技改开口机，提高开口效率

四高炉设计为南北多铁口设计，日常生产中南北铁口轮流出铁，2018年大修后铁口有效深度由之前1.8m提升至2.5m。铁口深度的提升后，铁口单次出铁时间由之前的1h提升至2h甚至更长。但伴随着的问题是：一是铁口深度提升后铁口孔道中的高温区随之延长，钻头软化更快甚至熔化钻进的难度成倍增加。其次是出铁间隔时间长后铁口孔道中的炮泥的结焦效果和自密度大幅提升，对钻头的磨损更大。伴随着高温和高密度使得正点开口率只有67%，对进一步提高产量形成影响。

1.1技改方案

通过技改为开口机提供一种提高开口率的辅助装置，克服了现有技术的缺点，并且更方便操作技术方案是：高炉停炉前使用的是钻头通高压压缩空气进行辅助开口。基于大修后铁口深度的提升高温区延长，间隔时间长炮泥度自密度提升造成钻头磨损快的特点。我们设计一种装置降低钻头的磨损速度以保证单个钻头的钻进深度提高提高开口率。基于此提出改进要求如下：

1．提高压缩气体压力，更好的冷却钻头；

2．使用廉价惰性气体，以保证在高温区域钻进时保障钻头受高温但不受氧化；

3．为了保障设备安全和人身安全，制作开口机的联动装置和气体压力可视化。

1.2具体实施步骤

步骤一、提高压缩气体压力，更好的冷却钻头和吹扫钻出的残渣，由之前800Kpa压力提升至1200Kpa。

步骤二、使用廉价惰性气体，因为现在高炉使用富氧鼓风。附带产品N2可有效保障在高温区域钻进时保障钻头受高温但不受氧化；

步骤三、为了保障设备安全制作开口机的单向电磁阀联动装置。

1.3实施效果

本发明所述辅助装置，可有效的运用于实际生产运行中。例如攀钢集团四高炉采用本发明所述的方法后，现场应用正常。四高炉于2020年1月16日应用于北铁口，一月后在南铁口也得与实施。实施后效果明显：

1．单支钻头的钻进深度由之前800mm提升到1500mm。

2．即使钻头切削刃磨损失效后，钻头和钻杆未出现熔融现象，卸下钻头后钻杆可以继续使用。

3．使用联动装置和单向电磁阀后，减少了因为人为原因忘记开关高压气造成设备损坏和安全事故的发生。

4．正点开口率由之前67%提高至85%，提升效果明显。

2选择合适直径的钻透杆及操作模式

2.1理论计算

四高炉有效炉容1350m3，炉缸直径8.7m，h渣1.35m，利用系数2.9t/m3.d，渣铁比660kg/t，渣铁流速2m/s。合理的铁口深度是设计炉墙厚度加上0.5～0.8m[1]，四高炉炉墙厚度为2.0m，炉前厚度铁口深度2.5m，2.3m见红点，吨渣侵蚀炮泥1480mm3，钻头直径65mm，以此计算

安全容铁量：

T安=k容×πR2×h渣×γ铁

=0.7×3.14×8.72÷4×1.35×7

=393t

按照出铁次数确定经验公式：

n=1.2×1350×2.9÷393

=12次

单次出铁时间：

24÷12×60=120min

依此计算单次出渣铁量为：

T铁=1350×2.9÷12=328t

V铁=328÷7=47 m3

T渣=1350×2.9×0.66÷12=216t

V渣=216÷3.5=62m3

渣铁排放速度：

（V渣+V铁）÷120÷60

=109÷120÷60

=0.015 m3/s

已知流速2m/s：

S=0.015÷2=0.0075m2

D2铁口孔径=0.0075÷3.14

D铁口孔径=49mm

依此计算铁口孔径至少达到49mm才能出净渣铁，但在实际生产中要求单次出铁时间控制在2h，加上除去开铁口时间，实际要求铁口孔径>49mm。铁口孔径受液态高温渣冲刷侵蚀，随着出铁时间的延长，孔径会逐渐拉大。所以我要将一次铁中实际工作孔径控制在59mm，使用钻杆+透杆的开口方法，钻杆钻至红点（

2.2m）使用透杆透开，依此计算：

D2透=592-216×1480÷200×4÷3.14

D2透=38mm

2.2结论

得出结论，利用系数在2.9t/m3.d时，使用（钻杆+透杆）模式开铁口，用65mm 钻头钻至红点后使用38mm的透杆透开铁口，能达到出净渣铁和出铁时间2h的要求。

钻头分为65mm，70mm两种规格，通常使用65mm钻头。而钻头直径的使用就决定了钻杆钻孔的直径；透杆又分为38mm、34mm、29mm三种直径。

2.3异常炉况钻透杆选择

2.3.1超出正点出铁时间30min

按照计算30min内科产生渣铁138t，如果超时未能及时打开铁口。开口过程中则选择使用钻头直接钻开铁口，力争短时间内出净渣铁，保障高炉守风。当超过正点开口时间40min，则选择使用70mm直径的钻头直接钻开铁口，力争短时间内出净渣铁，保障高炉守风。

2.3.2利用系数2.0～2.3t/m3.d

利用系数参照1.1计算，当利用系数为2.0～2.3t/m3.d时需要选择23～29mm的透杆。由于铁口深度达到2.2m后，小直径的透杆进入孔道后会迅速软化失去强度，导致无法正点开口。二如果依旧选择使用29mm 的透杆开口则会造成铁口孔径过大，渣铁开放速度过快降低出铁时间增加铁次。

此时使用钻+烧+透的方式更为符合实际需要。依旧使用标准铁口深度2.5m为基础使用用钻杆钻进深度2.0m，在用氧气烧进200mm达到红点，用29mm透杆透开铁口。原理在于铁口深度总体不变的情况下，缩短了65mm的孔径，延长了29mm的孔径，使得铁口孔道中炮泥量增加，从而延缓了铁口孔道的增大。

2.3.3利用系数低于2.0t/m3.d

当利用系数低于2.0t/m3.d时，炉况基本处于失常状态，出铁次数及出铁时间控制难度加大。炉前铁口操作要求尽快出净渣铁，辅助炉况恢复。

3结论

1. 通过科学计算四高炉在利用系数为2.9t/m3.d时，使用65mm钻头加38mm透杆能达到出铁时间2h左右要求。
2. 依据不同炉况要求合理选择开口方式实现高炉恢复和炉前高效出铁需求。
3. 通过对开口机气源改进，有效提高钻头耐用度，降低消耗。

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.

[2]姚廷利.承钢1260m~3高炉钒钛矿强化冶炼实践[C]//河北冶金学会.河北冶金学会炼铁技术暨2008学术年会论文集.承德新新钒钛股份有限公司;,2008:5.