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了深入宣传贯彻实施《节约能源法》,认真落实科学发展观要求,加快推进钢铁行业结构优化和节能技术进步,促进我国中小高炉炼铁技术经济进步和生产建设发展。中国金属学会炼铁分会中小高炉学术委员会日前在贵阳市召开了“年全国中小高炉炼铁学术年会”。会议上,四川省川威集团炼铁厂就“高炉钒钛矿冶炼炉缸冻结的处理”作了如下报告:
摘要:本文介绍(m3)高炉冶炼钒钛矿炉缸冻结处理的过程及其办法,并提出预防措施。
1引言
高炉冶炼钒钛矿主要困难是炉渣变稠和炉渣难熔。原因有两条:一是难熔,其熔点比普通矿高出50℃~℃,达不到熔点温度,会失去流动性;二是变稠,炉渣中TiO2被还原成TiC和TiN,其熔点分别是℃和℃,在渣中以固相存在,弥散开来,使炉渣变稠,失去流动性。解决两个问题是相互矛盾的,提高炉温解决难熔,却促进TiO2还原,因而加剧变稠;降低炉温控制TiO2的还原解决变稠,却使炉渣难熔。
钒钛矿冶炼过程中,对特殊炉况处理,同样要解决好这两个矛盾。本文介绍川威集团炼铁厂1号高炉年9月炉缸冻结处理过程。
1号高炉于年10月20日扩建竣工投产,有效炉容m3,14个风口,采用串罐无料钟炉顶设备。年9月18日,1号高炉发生炉缸冻结,处理事故历时9天,加焦t,损失铁产量t。本文对事故原因、事故处理、存在问题及防范措施总结如下。
2事故原因
年9月18日8:20,高炉因计划检修休风。休风前高炉炉况正常,焦炭负荷4.12t/t,综合负荷3.30t/t。高炉炉料结构为:烧结矿9t,钒钛球团矿7t,块矿0.5t,烧结配加有20%钒钛铁精矿粉,当日夜班炉渣成份见表1:
表1炉渣化学成份(%)
SiO2
CaO
Al2O3
MgO
TFe
S
TiO2
R2
25.40
32.98
11.90
8.84
1.84
0.85
16.29
1.30
由于处理炉前大沟遇到困难,17:00高炉复风,休风时间比计划延迟了近5个小时。复风后逐步加大风量,18:00风压kPa,流量60m3/h,透气性指数偏高达到,且风量、风压波动较大,出现难行和崩滑料。18:30放第一炉铁,温度℃,重25t。生铁成份见表2:
表2生铁化学成份(%)
Si
S
C
Mn
P
Ti
0.
0.
3.68
0.
0.
0.
18:50,减风至kPa,风量50m3/h,且风口暗红、涌渣。20:17~20:34第二次放铁,放了5t净铁水,未见来渣。20:35高炉减风到60kPa,风量m3/h。同时上部加净焦24t,焦炭负荷退到2.5t/t。每隔20分钟开穿炉口,不见渣铁,只能空喷。20:40将渣口烧穿,渣量少许,渣口见吹。21:30以后,部分风口涌渣,自动封死,透气性变差。22:30以后,上渣流动性变差,封死渣口。组织炉前工烧渣口,不见来渣。23:15高炉休风,按炉缸已冻结处理恢复高炉。
造成此次事故的原因有以下几点:
(1)休风时间超出了计划,复风时加风太快,风量太大,造成管道行程,炉温急剧下降;
(2)对管道行程和炉温下行趋势估计不准确,没有意识到问题严重性,处理不当,没有在第一时间减风到位和集中加焦碳降低焦碳负荷;
(3)冶炼钒钛矿长期将炉温控制在下限水平,防止热结。当时认为风量小,加之难行,担心炉温升高造成炉渣变稠。经查,在18:00~19:10期间,使用加湿kPa,加快了炉温下降的速度。
3事故处理经过
9月18日23:15分至次日14:20休风,清理风口,更换灌渣的直吹管和弯头。并将铁口两侧1号和14号风口尽量向下烧,而对铁口向上烧,多引熔渣流出,企图将风口与铁口导通,其余风口堵上。19日14:20复风,铁口没有喷吹煤气,说明没有导通。当机立断,14:37休风。休风期间,堵上铁口两侧风口,并拉下渣口中小套,安装渣口预制套,用以放渣铁,并将渣口两侧的7号和8号风口与渣口烧通。15:30发现7号中套漏水,拉下中套,从风口上方仍然渗水,且炉壁焦炭呈黑色,在休风过程中炉内有爆振现象,怀疑炉内还有漏水点。对冷却壁和风渣口断水排查,没有发现漏点。19:23打开炉顶人孔发现气密箱漏水,原因是休风后顶压为0,未关氮气,将水封里的水压了出来。
复风前,在7号风口和8号风口里面填充了铝块,铝氧化和与铁的氧化物发生置换反应,释放大量的热量,提高渣铁温度。
20日6:02高炉复风,风压为20kPa,风量00m3/h,每隔30分钟,打开渣口,排放约1t左右,能够自由流出。上部焦中加焦,每批焦炭加萤石kg。19:00以后,从渣口排放的渣铁逐步减少,直至排不出来。
22:43休风,清理7号和8号风口,更换渣口预制件,卸下7号和8号风口小套,用氧气烧通道,使之与渣口联通,还是在风口里面填充铝块。
21日10:33,高炉复风,每隔30分钟排放渣铁1t。15:00以后又出现排放渣铁困难,排量逐步减少。
17:16休风,对7号风口安装预制套,用以放渣铁。23:00高炉复风,仅用8号风口送风,风压20kPa,风量m3/h,每20分中从7号风口排放渣铁。22日2:56,打开渣口,从渣口排放渣铁kg,以后一直用渣口排放,7号风口停放渣铁。
23日7:58高炉休风,拆掉7号风口预制件,安装风口中小套。11:50复风,用7号和8号风口送风,风压40kPa,风量10m3/h。每隔40分钟,放渣铁约1t。17:20打开铁口,放出渣铁约2t,以后铁口开始正常排放渣铁。22:00以后,渣口排放量逐步减少,23:40以后,渣口停放渣铁。
24日开始,铁口排放量逐步增大,渣铁流动性逐步好转,2:00捅开9号风口,6:00捅开6号风口,13:00捅开10号风口,21:00捅开5号风口。风压逐步提高到90kPa,风量增加到m3/h。0:15,集中加焦完毕,改加正常炉料,为了降低渣中TiO2,将块矿由0.5t提高到2t,降低钒钛球团矿用量,矿批调为12t,加锰矿0.5t,焦炭负荷为2.00t/t。17:00,焦炭负荷提高到2.30t/t,布料矩阵为2O31°C33°+O31°C28.5°。24日19:00以后,铁水成份发生变化,见表3:
表3铁水成份(%)
日期
时间
Si
Ti
P
S
Mn
C
24日
19:12
0.
0.
0.
0.
0.
3.23
24日
20:18
0.
0.
0.
0.
0.
3.37
24日
21:20
0.
0.
0.
0.
0.
3.34
24日
22:25
0.
0.
0.
0.
0.
3.48
24日
23:26
0.
0.
0.
0.
0.
3.51
25日
0:38
0.
0.
0.
0.
0.
3.79
25日
1:50
1.
0.
0.
0.
0.
3.94
25日
2:50
1.
0.
0.
0.
0.
4.12
25日
4:22
0.
0.
0.
0.
0.
4.00
25日
5:20
0.
0.
0.
0.
0.
4.11
25日
6:25
0.
0.
0.
0.
0.
4.10
25日
7:35
1.06
0.
0.
0.
0.
4.21
25日
8:35
0.
0.
0.
0.
0.
4.13
25日
10:15
1.
0.
0.
0.
0.
4.28
25日
11:33
1.
0.
0.
0.
0.
4.03
25日
12:48
0.
0.
0.
0.
0.
4.17
25日
13:55
0.
0.
0.
0.
0.
4.32
25日
15:02
0.
0.
0.
0.
0.
4.24
25日
16:21
0.
0.
0.
0.
0.
4.03
从表3可以看出25日1:50铁水成份发生急剧变化,[Si]+[Ti]达到1.98%,为防止温度过高、炉渣变稠产生热结,使用加湿降低炉温,下一炉[Si]+[Ti]为1.%,以后逐渐将[Si]+[Ti]降下来。25日中班[Si]+[Ti]平均为1%。26日夜班[Si]+[Ti]平均为0.80%,以后[Si]+[Ti]控制在0.35%~0.70范围内。由于炉温控制适宜,没有发生热结和炉凉。
随着炉况恢复,风口工作数量增加,布料矩阵以发展中心和促进顺行为目标进行调整。具体为:
23日0:15后为:2O31°C33°+O31°C28.5°
25日10:00后为:O31°C33°+O31°C28.5°
26日20:40后为:O31°C33°+2O31°C28.5°
27日8:00后为:O.5C.5CCC
27日9:00,全部风口送风,保持正常的风量、风压。12:00改喷煤负荷,14:20高炉开始喷煤,炉况彻底恢复正常。
4事故教训
此次事故的教训是深刻的,归纳为:
4.1对特殊炉况处理不及时、不到位,高炉操作人员认识和处理问题的能力有待提高。特别是对高炉严重管道行程及其危害缺乏认识,这是此次事故的关键。
4.2长时间检修时没有将喷煤负荷改为全焦负荷冶炼。此次事故前计划检修4小时,而实际达到9小时。造成重负荷复风,而复风仅加焦4t,没有改全焦冶炼,料柱透气性差,加之加风过快,形成管道。
4.3冶炼钒钛矿,炉温控制较低,休风时间长,复风后没有注意炉缸温度变化,没有及时喷煤和停止加湿,加剧了炉缸温度下降。冶炼钒钛矿要保持较为适宜的炉缸温度。
4.4忽视了关键的细节。气密箱循环水向炉内渗漏了19个小时,中套漏水达16小时,致使炉况恢复时间增长,难度加大。本来只从渣口排放渣铁就可以恢复炉况,最终导致从风口排放渣铁处理事故。
4.5对特殊炉况和生产异常情况,要及时逐级汇报,做到信息传递畅通。
5防范措施
5.1制定《钒钛矿冶炼操作指南》,并组织工长学习,提高工长操作水平和解决实际问题的能力,特别要求工长、炉长对钒钛矿冶炼特点及特殊炉况处理要全面系统掌握。积极开展事故预想活动,制定事故对策表,要求大家熟练掌握。
5.2备好炉渣稀释剂。根据钒钛矿冶炼特点,特殊炉况可能导致炉渣变稠或难熔,高炉配料仓备好萤石和锰矿,及时加入锰矿和萤石,改善炉渣流动性。
5.3规范休、复风操作。休风时,防止向炉内渗水,应对蒸汽阀、水阀、氮气阀进行确认,气密箱氮气阀开关操作改在高炉值班室,方便确认与操作。复风时,对风量和每一次加风量做了规定,以防加风过快。
5.4完善《炼铁厂信息汇报制度》,要求工长对特殊炉况及时处理和逐级汇报,避免较大事故发生。
6结语
6.1钒钛矿冶炼炉缸冻结处理与普通矿冶炼炉缸冻结处理方法一样,要尽快提高炉缸温度;
6.2在提温过程中,要避免热结,控制适宜炉温,并加萤石和锰矿,降低熔化性温度,改善炉渣流动性;
6.3在处理事故中,要做好各个细节,否则延长转入正常的时间;
6.4有条件改为普通矿冶炼,恢复炉况难度减小、时间减少。
参考文献:
[1]周传典,《攀枝花钒钛磁铁矿冶炼试验体会》,炼铁4-3
[2]罗吉敖,《炼铁学》,冶金工业出版社,4 (作者系四川省川威集团炼铁厂)