王超 刘长宝 周超 宋玉泉 陆斌 时东升
中冶宝钢技术服务有限公司 上海 201999
摘要：目前宝钢高炉主沟一代沟龄的通铁量在300万吨左右，为进一步提高沟龄，从而精确控制、实现效益最大化，在原有工序的基础上，探索主沟一代沟龄通铁300~350万吨的可行性。经过实践，3BF（高炉）2#主沟一代沟龄累计通铁量达到了416万吨，创宝钢高炉主沟生产的历史新高，达到世界领先水平。文章分析了高炉主沟生产过程中遇到的常见问题及异常处理情况，并给出了切实可行的处置措施。
关键词：高炉主沟；通铁量；沟龄；主沟钢壳；熔损率
引言
宝钢股份公司（以下简称“宝钢”）目前有4座高炉，每座高炉有效容积均超过5000立方米，每一座高炉均有4条主沟，一般正常生产使用3条主沟，1条备用。每条主沟出铁时间为2.5~3小时。3条主沟轮换出铁，主沟停止出铁时沟内贮存渣铁约50吨左右。主沟主要担负高炉铁水的渣、铁分离功能，利用熔渣比铁水轻的特性将渣分离并通过渣沟引出，然后铁水通过铁水沟注入鱼雷罐车中。高炉主沟一代沟龄的界定，与炼钢转炉一代炉龄一样，即从主沟钢壳全新的投入到最终更换为止。
宝钢炼铁高炉出铁主沟的制作和修补工艺经过多年的不断探索开发，已有了很大的进步，主沟周期通铁量不断提高，由2009年的9~10万吨提高到2018年的12~12.5万吨。与此同时，沟料单耗从0.40kg/t-p降到了0.31kg/t-p，主沟一代沟龄的通铁量也由原来的280~300万吨上升到300~350万吨。经过不断探索和工艺创新，对主沟长寿工艺技术研究与实施，攻克了多项难题，使宝钢高炉主沟一代沟龄通铁量达到350万吨的世界领先水平，实现了高炉主沟耐材成本的逐年下降，创造了良好的经济效益。（注：目前世界上5000立方米高炉的主沟一代沟龄的平均通铁量在220~240万吨左右）。
1.分析与讨论
1.1 目前状况分析
要提高高炉主沟一代沟龄通铁量，降低成本，控制耐材的使用量是重点。
1.1.1 耐材使用现状
宝钢目前出铁场就出铁沟的制作和修补而言，主沟的修补费用占绝大部分，2009年统计显示其消耗量占到46%，费用占耐材总量的34%，因此主沟是降本增效的突破重点，而主沟工艺技术的难点则集中在主沟一代沟龄长寿的问题上。主沟一代沟龄累计通铁量由300万吨再提高到320～350万吨，则沟料单耗可由0.31kg/t-p降至0.28kg/t-p，出铁场四条主沟，每条主沟在一代沟龄期间可减少用料90吨左右。
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1.1.2 优化与提高
主沟一代沟龄的寿命可进一步挖掘，如何合理使用耐材并控制修补用料量是关键。下图是主沟出铁时和贮铁时各部位损毁示意图。
由图可以看出，主沟在使用时的损毁部位主要集中在渣线上，而底部相对来说要慢得多。熟悉了沟料的损毁情况，就可以在修补时有的放矢，最大限度地利用残衬，使沟料和喷补料的用量更加合理。基于这一点，采用数据管理的方式，在主沟清理完毕后，测量好残存耐材厚度，脱模后测量内径，计算出浇注料侧壁厚度；放残铁后测出最大熔损点和单侧熔损厚度，与通铁量对比，计算出熔损速率和残存单侧壁厚。
此外，还可以进一步挖掘主沟本体（即主沟钢壳、配套耐火砖）的利用价值，如果它们在一代沟龄中多通50～110万吨铁（相对于目前300万吨），等于吨铁成本投入减少，产生较好的经济效益。随着主沟周期通铁量的提高，还可带动出铁场渣铁沟通铁量的提高，从而降低渣铁沟的沟料消耗。
因此，只要确保主沟一代沟龄通铁量的提高，就能实现整个出铁场沟系统耐材成本的全面下降，进而实现高炉大沟效益的最大化。
1.2 影响一代沟龄的因素
主沟一代沟龄累计通铁300～350万吨，单耗≤0.360kg/t-p的实施难度主要集中在主沟本体、钢壳、永久层耐火材料的维护技术和研究开发上。在主沟一代沟龄累计通铁量300万吨课题中对这几点进行了探索，并逐项进行实施。
1.2.1 钢壳的影响
主沟本体钢壳在通铁50～60万吨时开始变形，两侧壁钢板向外鼓、两头向上翘，直接影响主沟一代沟龄高通铁量使用中的安全性。此问题已基本得到解决，现要在原基础上再上一个台阶，达到通铁量300～350万吨，就必须要有科学依据，在确保安全通铁的前提下进行。
在300万吨主沟通铁量实施后，对原主沟本体钢壳取样，进行焊缝和钢板正反方向的弯曲试验检测，以确认300万吨后的本体钢壳是否可继续安全使用。基于此目的，在更换后的主沟钢壳前5米底部取二块钢板送检，测试其韧性和焊缝的强度。通过对样品的冷弯试验，其弯心直径、弯曲角度和表面观测都良好，检测报告可以继续使用。
除了钢板试验外，着重在钢壳的加固和安全保护上下功夫，对原设计进行改造，消除了一代沟龄提高通铁量后所带来的不安全隐患。
1.2.2 施工修补与维护
新的施工修补维护技术对主沟本体维护的作用：①解体方式。使用解体机进行主沟解体。②解体机。原机型履带内侧间距1500mm，现履带内侧间距3300mm，不易压坏主沟沟沿板和沟帮耐材。③参与浇注耐材设备改进。原是采用混凝土搅拌机，混练不匀，现自已开发耐材专用搅拌机PVM-500型，混练效果好。 ④主沟渣铁分离挡渣板开发。“组合式大闸板”，效果好。 ⑤耐材浇注振动。开发“三步法”振动，增强耐材密度。⑥主沟出铁口45°与铁沟接头整体浇注法，确保主沟铁口出铁安全。⑦主沟放残铁后的“熔损速率检测法”，计算主沟残存厚度，确保主沟安全通铁。
1.2.3 永久层和底部耐材热性能
主沟三层永久层耐材分别为轻质砖、粘土砖和碳砖，由于不与铁水直接接触，可以不考虑其抗侵蚀性，但为了确定其安全使用寿命，须对主沟三层永久层耐材砖和新沟第一次浇注的底部耐材进行“热疲劳检测”。其目的是在安全通铁的情况下提高主沟周期通铁量，有利于一代沟龄通铁量的提高。
1.2.4 主沟耐材质量
从主沟周期通铁量提高的分析中，认为影响通铁量的主要因素是主沟浇注料的质量，特别是主沟渣线料。当一代沟龄达到300～350万吨时可以节省2个通铁周期，主沟耐材也达到了同步利用。
2.应用实绩与效益分析
随着技术的进步和不断地探索与攻关，主沟一代沟龄累计通铁量正逐年增加。
2.1 应用实绩
经过对主沟本体钢壳、永久层耐火砖和主沟浇注料的科学分析与检测，以及维护技术的进一步完善开发，主沟一代沟龄通铁量达到了350万吨以上，特别是3BF2#主沟的一代沟龄累计通铁量达到了416万吨的水平，创下宝钢历史之最。
2.2 效益分析
以3BF2#主沟为例，一代沟龄累计通铁达到416万吨，与当初立项300万吨比较，单耗下降0.037kg/t-p，每条主沟可节约耐材109.15吨。每条沟大幅降低耐材成本。此外，主沟本体钢壳、一套永久层耐材砖等施工改进，可实现多通铁，每条沟可以再降成本。宝钢目前有四座高炉共计十六条主沟，如果都能达到这样的水平，其产生的经济效益相当可观。
3.结束语
综上所述，高炉主沟一代沟龄通铁量实现了300～350万吨，使以下几个方面得到了进一步的提高：主沟钢壳和耐材得到了充分利用，成本明显下降；由于换新沟次数减少，劳动强度明显降低；一代沟龄提高的同时，周期通铁量增加，带动了出铁场的渣沟和铁沟降本增效，实现了整体价值增值与效益的最大化；最重要的是使宝钢高炉主沟一代沟龄高通铁技术达到世界领先水平。
参考文献：
[1]朱仁良、张龙来.宝钢股份炼铁厂高炉工艺（上、下册）[J]2012.5.
[2]朱汉铭、朱仁良.宝钢技能培训案例教材[J]2015.10.
[3]朱仁良.宝钢股份炼铁厂高炉设备管理[J]2012.8.
论文作者:王超,刘长宝,周超,宋玉泉,陆斌,时东升
论文发表刊物:《防护工程》2018年第24期
论文发表时间:2018/12/28
标签：代沟论文; 万吨论文; 高炉论文; 宝钢论文; 耐材论文; 本体论文; 铁水论文; 《防护工程》2018年第24期论文;