霍旭丰 吴英豪 朱利
(山西晋南钢铁集团炼铁厂)
摘 要 新高炉开炉或高炉年修开炉送风初期，炉缸热量不足、严重缺热成为送风恢复的制约环节。氧枪技术是解决送风初期炉缸热量不足的重要手段，实现了炉缸铁口前端区域的局部供热，为开炉第一炉顺利出铁并实现渣铁分离提供了保障，同时大幅度降低了炉前人员的劳动强度。通过对传统氧枪的不断完善、改进，在大、小高炉上成功实现了高炉送风恢复第一次出铁渣铁顺利排放，为炉内快速全风提供了条件。
关键词 氧枪 高炉开炉 焖炉开炉 炉前出铁
1 引言
随着国家环保政策的日益严厉，重污染天气预警迫使铁前生产组织进行高炉频繁停炉和开炉。如何安全、高效、顺利开炉复产已成为高炉炼铁技术的一个重要课题。在送风恢复过程中风口与铁口贯通效果不好，可能会引起风口自动灌渣、烧毁风口大中小套、铁口孔道过烧等各类事故。因为开炉进度有快有慢，恢复进度快的高炉可在1-2天内恢复全风，恢复慢的高炉则会持续一周甚至数周时间才能实现炉内全风作业目标。开炉复产的进度直接影响到企业的全流程生产经营和经济效益。近年来，高炉氧枪开炉出铁技术逐步得到推广，立恒炼铁厂在使用过程中逐步摸索改进氧枪技术，实现了氧枪技术在各种条件下高炉复产中的成功应用。2 氧枪在高炉开炉中的作用原理
近年来，国内大中型钢铁企业在高炉开炉及中修后送风恢复方面都积累了丰富经验，宝钢湛江1高炉[1]、宝钢4高炉[2]、武钢2高炉、3高炉、6高炉、7高炉、8高炉[3-6]，马钢2高炉[7]，济钢1750m3高炉[8]，邯钢3200m3高炉[9-10]，鞍钢7高炉[11]，太钢1高炉[12]等高炉开炉或中修送风后大多在一周内可实现达产达标和全风冶炼水平。新高炉开炉或高炉年修开炉，第一次出铁操作最为重要。第一次出铁能顺利排放渣铁，并具有一定的流动性，对后续强化冶炼，尽快达到全风具有重要意义。当前基本形成行业共识的观点认为，开炉关键在于风口冶炼熔化生成的渣铁能否顺利渗透到炉缸并及时从铁口排出炉外。在高炉开炉伊始，一方面高炉热风温度不高，另一方面高炉热风去向主要是上行运动，很难给炉缸补充热量，因此，送风初期，炉缸严重缺热，往往会严重影响炉前出铁，并由此引发各种炉内、炉外相关问题发生。炉缸热量不足是影响炉前渣铁顺利排放的关键因素，如何弥补送风恢复初期的炉缸热量不足?氧枪技术是解决送风初期炉缸热量不足的重要手段，不仅实现了炉缸铁口前端区域的局部供热，还解决了以往高炉开炉空喷铁口十几个小时带来的空气污染问题，为开炉第一炉顺利出铁并实现渣铁分离提供了保障，同时大幅度降低了炉前人员的劳动强度。为了实现第一次渣铁的顺利排放，炉前需要在送风前进行大量准备工作。氧枪技术是实现炉前第一次出铁顺利排放的关键措施之一。送风后氧枪供氧后在炉内铁口区前端形成高温回旋区，促使炉缸铁口附近区域焦炭快速燃烧，提供大量热能促使渣铁能够加快熔化速度，为上部熔融滴落物提供下降空间，并改善渣铁流动性，从而为第一次出铁渣铁排放顺畅奠定了良好的基础。氧枪使用技术日益成熟，已从最初简易的氧气套管，逐步演变成为配套窥视孔、热电偶、压力表、氧含量分析仪等各种辅助设施的智能化工业装置。同时伴随氧枪材质的提升，都促进了这一技术的发展，使得开炉出铁进程可控，更加安全高效， 开炉复产变得简单、环保、低耗。3 氧枪技术在新高炉开炉过程中的应用
晋南集团2号1860m³高炉，新高炉炉缸填充木柴开炉，送风前两铁口均预埋氧枪。高炉有26个风口，堵8个风口送风。2019年11月2日19：18高炉送风，6小时后引煤气，累积风量达到210万m³时，关闭西铁口氧枪阀门，渣铁自动流出，渣铁物理热1470℃，出铁90吨，渣铁流动性良好。西铁口出完第一次铁后，炉内逐步开风口加风，调整料制、焦炭负荷，于11月4日18:50捅开最后一个风口，实现全风作业。由于东铁口炉前主沟浇筑施工烘烤，东铁口氧枪11月5日13:00才关闭氧枪阀门出铁。晋南钢铁1860m3新高炉开炉经历47.5小时实现了全开风口送风生产，氧枪技术在高炉快速开炉过程中起到了重要支撑作用。4 氧枪技术在高炉中修或焖炉开炉中的应用
高炉降料面及扒炉料过程中会向炉内大量喷入冷却水，炉墙也会留有一定厚度的渣皮或粘结物，停炉时间较长时，死铁层已全部凉透。在复产过程中，这些因素都会大量的消耗炉缸热能，相比新开炉熔化的渣铁，这些物料更难熔化并排出炉外。因此，铁口预埋氧枪可为这些渣铁难熔物提供一定热量，加快炉缸渣铁熔化，为渣铁顺利渗透到铁口区域提供一定保障。持续供氧也能逐渐熔化铁口前端炉缸内的死铁层，从而保证了后续炉次开口机可以直接钻透铁口放铁，避免了开铁口放铁的大量烧氧工作。安泰集团新泰铁厂2号450m³高炉，14个风口，降料面停炉，停炉30多天。开炉前，扒空炉缸焦炭，木柴填充炉缸，铁口预埋氧枪。2020年3月2日16:48，堵5个风口送风，4.5小时后高炉引煤气。3月3日1:20，累积风量39.1万m³时，关闭铁口氧枪阀门，铁自动流出，直接过临时撇渣器，实现渣铁分离，第一炉铁即达到50多吨，铁水物理热1398℃，出净第一炉渣铁后陆续捅开风口加风，富氧、喷煤。3月3日15:00，捅开最后一个风口，达到全风作业。安泰450m3高炉开炉过程中不足24小时实现了全风作业目标，期间未进行任何铁口烧氧开口操作，氧枪技术为长时间的高炉降料面送风恢复提供了重要保障。高炉长时间焖炉,炉缸内渣铁已全部凝固，风口与铁口之间的焦炭渗液性变得极差，因此，焖炉状态下送风复产，必须先把铁口与风口之间烧通，风口熔化的渣铁具备能渗透到铁口的条件方可送风。随着高炉炉容的大型化、风口距离铁口标高少则3米，多则4-5米，这一通道的畅通性好坏是能否顺利复产的重要一步。经过多次在大小高炉、焖炉复产的实践，可根据炉容大小，闷炉时间的长短，提前一定时间在铁口预埋氧枪通氧，提前加热燃烧炉缸内的焦炭，自下而上逐步恢复焖炉料焦炭透液性能，能够达到良好的效果。待到风口大量煤气和火焰冒出，便具备了送风点火条件，炉内配合合理的装料送风制度，把握好出铁节奏控制，可实现第一次出铁渣铁顺利排放目的，为快速高效复产作业奠定基础。晋南集团2高炉1860m³，26个风口，开炉42天后，受环保政策制约，于2019年12月14日7:00进行焖炉，计划15天后复产，后延迟到28天才进行送风复产。2020年1月9日9:00，在西铁口和东铁口分别预埋氧枪。送氧二十几个小时后，经观察发现风口焦炭温度有缓慢上升迹象。1月11日上午，发现各风口套缝缝隙溢出煤气大部分着火，铁口上方几个风口焦炭已全部着火，炉顶料面温度上升较快，表明铁口与风口已贯通，准备送风事宜。1月11日21:48，两铁口上方各捅开5个风口送风点火，2.5小时后达到引煤气条件，高炉引煤气。1月12日4:00，先后关闭两铁口氧枪氧气阀门，渣铁混出，各约10吨左右，陆续开风口加风，各炉次渣铁量逐渐增大。晋南集团2高炉1860m³焖炉28天后，经历51.2小时实现了全开风口送风生产，氧枪技术在高炉焖炉贯通风口与铁口这一关键点上发挥了重大作用，为快速安全顺利恢复提供了重要保障。此外，近年在太原美锦钢铁、河津宏达、襄汾星原、略阳钢铁、新泰钢铁、立恒钢铁、河南昌泰钢铁等企业都多次成功使用了改进后的自制氧枪进行了开炉，收到了良好的使用效果。5 小结
（1）新高炉开炉或高炉年修开炉送风初期，炉缸热量不足、严重缺热成为送风恢复的制约环节。氧枪技术是解决送风初期炉缸热量不足的重要手段，实现了炉缸铁口前端区域的局部供热，为开炉第一炉顺利出铁并实现渣铁分离提供了保障，同时大幅度降低了炉前人员的劳动强度，使得开炉出铁进程可控，更加安全高效， 开炉复产变得简单，环保，低耗。（2）晋南钢铁炉前专业工程人员通过对传统氧枪的不断完善、改进，在氧枪上配套安装了窥视孔、热电偶、压力表等附属装置，使氧枪使用更加科学、更加合理，渣铁排放与炉内送风进度相匹配，在大、小高炉上成功实现了高炉送风恢复，首次出铁即实现渣铁分离顺利排放，为450m3高炉24小时内全风恢复、1860m3高炉焖炉28天2.5天内达到全风恢复提供了良好的外围保障条件。6 参考文献
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