魏 凯
（本钢板材股份有限公司炼铁总厂）
摘 要：本钢新1号高炉作为大型高炉死铁层较深，为保证在较短工期内顺利完成放残铁任务，放残铁操作之前必须完成周密计算和合理布置等相关筹备，通过减少扒除炉底残存渣铁工作量实现缩短工期的目标。本次停炉过程中通过制精确和周密的放残铁操作方案，在有限时间内取得了较为理想的结果，放出残铁总量共计952t。
关键词：停炉；放残铁；炉前操作
新1号高炉是本钢板材股份有限公司（以下简“本钢板材”）容积最大的现代化高炉，其设计的有效容积为4747m3，于2008年10月9日开始投产，实现了本钢炼铁厂高炉向大型化和现代化的改造。2017年9月1日，在36#风口下方炉缸2段第54和55块铜冷却壁中上部发生烧穿事故，于2018年3月16日降料线停炉大修，迫于产量的要求将计划工期压缩为55天。为了减少停炉检修清除炉内残存渣铁工作量，缩短检修工期，停炉后必须将积存于铁口中心线以下的残铁全部清空。因此，制定了合理的放残铁方案并予以实施，放残铁顺利进行，取得良好效果。
1 前期准备工作
1.1炉缸砌筑
炉底满铺砖第1层为国产石墨砖，厚400mm；第2、3、4层采用D级碳砖，每层厚600mm，2层采用高导热碳砖，3-4层采用超微孔碳砖，4层碳砖起点标高6200.1mm；第5、6层为陶瓷垫，采用国产刚玉砖，每层厚500mm；炉底砌筑厚度3.2m。炉缸侧壁象脚侵蚀区以及铁口区采用热压小块碳砖NMD（石墨碳砖49层），炉缸侧壁的其余部位采用热压小块碳砖NMA（半石墨碳砖68层），铁口处31-40层NMD由外到里全砌砖，33-43层铁口门处全砌NMD砖，铁口砌砖处铁口孔道长度2879mm，铁口孔道直径300mm。炉缸4个铁口凸台厚度2401mm，其余部位耐材厚度1258mm。
1.2 残铁口位置的确定
1.2.1 横向调研
根据本钢七号高炉放残铁及考察安阳2#高炉、鞍钢新一号高炉大修处理炉缸出残铁的经验以及北科亿力对新1号高炉作业区炉缸内衬侵蚀分析报告判断，确定炉底陶瓷垫侵蚀深度大约为760mm（即从上至下侵蚀到第二层陶瓷垫深度260mm）。
1.2.2 理论计算
根据国内同类型高炉生产实际及炉缸炉底温度分析侵蚀情况，经过和院校、专家交流，讨论确定残铁口标高6300mm。（从上至下距离第一层陶瓷垫上沿约900mm）理论计算如下：从碳砖外表面到烧开位置垂直距离为：7200mm-6300mm-760mm=140mm，从碳砖外表面到烧开位置水平距离为：1257mm，140/1257=0.1114，tan6.35°=0.1114，即从标高6300mm位置，以大于6.35°斜向上烧，（1402+12572）1/2=1264.77mm，理论上大约1264.77mm+600mm凝铁层=1864.77mm即可烧开见铁。
1.2.3 残铁口位置确定：
利用测放残铁区域炉皮温度，从标高5900mm至7100mm，每隔200mm测一个点，根据所测温度做曲线来确定炉皮拐点温度，印证停炉前残铁口位置标高与炉内侵蚀程度（已经检测记录如下）。
根据炉缸侵蚀计算，残铁口标高6300mm，选在9～10#风口下方，距离1#铁口标高差3900mm，炉缸二段13 #和14#冷却壁区域。按残铁口位置标高6300mm，死铁层3.0m，铁口角度取10°，深度3.5m，按6300mm残铁口位置标高，炉缸孔隙度选取0.45，死铁层剩余高度3.0-3.5*sin(10°)=3.0-3.5×0.1736=2.39m。因炉底侵蚀760mm，故死铁层高度为2.39+0.76=3.15m。
T残=0.45（3.14/4×14.2×14.2×3.15）×7.0＝1217.6（t）
考虑到炉缸侧壁碳砖有侵蚀，炉缸直径取14.5m，则计算量：
T残=0.45*（3.14/4*14.5*14.5*3.15）*7.0＝1277.64（t）
考虑到炉缸内渣铁混合物，取安全系数0.9，残铁量为1277.64/0.9=1419.6（t）
按照炉内残铁量为1419.6t准备，经在新1号高炉作业区铁罐线、炉缸现场考察，残铁眼位置标高尚可，故选用炉缸90°方向2、3、4道放残铁。
1.3 排放残铁前的现场准备
1.3.1 施工区域的照明
在炉基部位和放残铁区域等相关位置安装好所需照明。
1.3.2 铁水外溢的提前防护
炉底排水沟清理畅通，提前一个月清理炉基积水，凡残铁沟经过的地面必须保持干燥，并铺上300mm厚的干黄沙。期间经过水沟和窨井的地方必须加盖密封并排尽积水，在水沟和窨井边叠坝以防铁水落地引起爆炸。在残铁口下部区域、及经过的沿线铁路两侧满铺河砂，设置简易残铁坑，防止铁水外溢发生爆炸。在3和4道靠近除尘器方向铁轨尽头做好沙坝。
1.3.3 工作区域内管道的防护
凡残铁沟跨过的水管、都应尽可能停水排空，并对上半部分管道加盖耐材进行保护。对残铁沟平台两侧的管道、阀门、水泥立柱进行保护，残铁沟上设置一个过桥。
1.4 残铁沟制做
1.4.1 残铁沟尺寸的确定
此次残铁沟坡度为5.39%，残铁沟底沿标高为5900mm，在安装残铁沟时，要对其下部1段冷却壁和外部钢甲割除（钢甲由检修人员切割，冷却壁由炉前人员用氧气烧割）。距离炉壳长度3620mm残铁沟槽高度1000mm，宽度1200mm；余下至铁道部分残铁沟宽度均1000mm，高1000mm；进入铁道区域残铁沟宽度均1000mm，高800mm。残铁沟平砌一层耐火砖，侧面也要砌砖，再铺一层捣打料，完成后均要烘干。残铁平台及走梯、残铁沟布置图及施工网络图由炉前负责人和设备负责人共同商定。此次残铁眼位置的冷却壁及钢甲割除标准为残铁眼上割除600mm，残铁眼下割除400mm即1段冷却壁上部割除高度为300mm，残铁眼左右宽度共计800mm）。
1.4.2 残铁沟的安装
残铁沟钢结构在预休风前制作好（除与炉壳联接处约1200mm长在预休风前对接），并且砌好砖垫好料烘烤完毕。残铁沟钢结构安装及耐材砌筑由机动管理室负责，耐材准备、沟子铺垫及烘烤由炉前负责人负责，高炉停炉预休风前所要求的残铁沟安装、砌砖、捣打、烘烤工作完毕。
1.4.3 人员通道的构建
制作残铁口工作平台时两侧加护栏。残铁沟上加一个宽1000mm的人行过道，两侧安装护栏，为了工作方便和安全行人，在平台合适位置设上下走梯，走梯坡度不大于45°。
1.4.4 测温设备的布置
准备测温枪和1.0至2.0m长的热电偶，接在显示器上，便于现场测碳砖表面温度和残铁孔道内的碳砖温度。
1.4.5 气体管道的布置
引压缩空气、氮气、焦炉煤气、冷却水和氧气管道至残铁口平台，残铁平台设压缩空气（直径Φ200mm，长600mm）包、氮气包、氧气包（直径Φ200mm，长600mm），在残铁口两侧各设一个氧气包（氧气压力大于1.0MPa），平台安全处另外设置2个氧气包，便于用氧气吹沟内凝铁。氧气包、氮气包和压缩空气包设置3个出口，要求氧气、焦炉煤气管道不能从残铁沟上下部经过。
2 高炉放残铁的具体操作
为了确保炉内残铁的温度和流动性，自高炉空料线降料面工作结束至烧开残铁口残铁流出，借鉴相关经验，时间控制在24h以内。具体步骤如下：
1）3月16日21:46降料线结束休风后，用耐材保护好炉缸冷却壁供水环管、炉底排水环管。
2）3月17日6:00开始烧残铁口冷却壁，残铁沟前端铺设施工。对切割下的炉壳和冷却壁及时运走，不得妨碍放残铁作业。
3）残铁沟前端砌砖、捣料、烘烤
注意确认：烧冷却壁和取下冷却壁的相关要求。高炉作业区派专人负责确认，关闭炉内外一切打水，残铁口部位冷却壁水关死，用压缩空气将冷却壁内残余水吹干净；确认高炉残铁口地面周围无积水，已经铺好河沙。
4）切割残铁口部分800×1000mm内碳砖表面碳捣料层、杂物清理干净，然后测温，在残铁沟和钢甲连接部位以上第一段冷却壁拆除部分砌砖和铺设耐火料，四周缝隙用有水炮泥和料捣实，烘烤沟和残铁孔内的炮泥（料），由放残铁人员验收，确保铁水不得向下渗漏。炭砖表面测温，残铁眼位置由停炉小组最终确认。
5）残铁口下部砌筑耐火砖，并做好泥套，防止铁水向下漏铁，烧坏炉皮发生爆炸。本次制作的残铁沟如图1所示。残铁沟制作过程中作出了如下规定：
a 再次确认第一段残铁沟三面与炉皮焊接，四周缝隙用捣打料捣实、烘干。
b 第一段残铁沟前端接触牢靠，砖缝隙必须泥浆填饱满，较大缝隙必须用捣料填实。
c 制作泥套，泥套必须外大、里小，泥套尺寸外面保持250×250mm，向里逐渐缩小，一定保证捣实烘干，无缝隙。
d 制作砖套、泥套时必须做好铁水流出的一切准备工作。
6）3月17日12:00开始钻残铁眼，向里钻碳砖，注意外口开大，不要急于向里，用钻头钻，Ф（40、50、60mm）（结合现场情况由炉前负责人定钻头大小），每钻进200mm进行测温，开残铁口时钻碳砖要时刻注意所开孔道温度变化情况。孔道转至红色时停钻，钻到1m左右时改用氧气烧。
7）烧残铁口：烧残铁口期间指定专人，在残铁口两旁用两根氧气管，不间断进行，特别注意按确定角度6.35°斜向上烧残铁口，烧同一个孔道，烧开为止。
8）放残铁：3月18日0∶30左右残铁口烧开，当残铁口处流出残铁后，要有专人看管，保证铁水流入铁罐，中间出现一次断流，出现断流要及时捅或用氧气烧，保证残铁放净。放残铁时在残铁沟两旁安排炉前人员看护铁沟，确保渣铁流动，不在沟内凝固，必要时吹氧、用钢钎、镂耙清理铁沟。
9）及时对残铁取样化验。本次放出残铁的化学成分如下：
10）放残铁过程中，分工必须明确，专人看残铁口，专人看铁沟导流，专人看铁罐。
3 放残铁效果
本次高炉放出残铁总量共计952t，扒料结束共计清理出炉缸冷凝的残渣铁混合物大块不足200t，刨去冷凝渣，实际残铁100t左右，这充分说明从炉缸放残铁口设计、准备及实施都是合理的、正确的，进而促使放残铁顺利成功。
4 结语
本次放残铁总体成功，但烧残铁口用时较长，在空料线后27h才烧开残铁口，致使炉内热量损失较大。烧冷却壁期间对现场环境的估计还是不足，存在放炮现象。充足的准备工作是成功放残铁最有利的保障。
参考文献
[1] 周传典. 高炉炼铁生产技术手册. 北京: 冶金工业出版社, 2005
[2] 王筱留. 钢铁冶金学（炼铁部分）. 北京: 冶金工业出版社. 2014
[3] 范广权. 高炉炼铁操作. 北京: 冶金工业出版社. 2008
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