CN115820956B - 高炉炉缸分段侵蚀控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了高炉炉缸分段侵蚀控制方法，涉及高炉炼铁技术领域。本发明在高炉服役前期控制铁水液面位于第一区域，进行炉缸中位侵蚀；待第一区域的炉缸厚度降至第一预设厚度，在高炉服役中期将铁水液面控制在炉缸的第二区域，第二区域在第一区域下方，铁水会集中对第二区域的炉缸进行侵蚀，即进行炉缸低位侵蚀；待第二区域的炉缸厚度降至第二预设厚度，在高炉服役后期将铁水液面控制在炉缸的第三区域，第三区域在第一区域上方，铁水会集中对第三区域的炉缸进行侵蚀，即进行炉缸高位侵蚀；这样在不同时期控制铁水液面处于不同高度，铁水在不同时期对炉缸的不同区域进行侵蚀，避免了铁水长期对易侵蚀区进行侵蚀，提高了高炉的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及高炉炼铁技术领域，尤其涉及高炉炉缸分段侵蚀控制方法。
背景技术
高炉炉缸侧壁耐材壁结构一般为：内部为厚度200mm左右的陶瓷杯体，外部为厚度1100mm左右的碳砖。高炉炼铁过程中，液态渣铁会聚集在炉缸某一高度范围(如铁口下方1.0～2.0m范围)，该高度范围内的炉缸为易侵蚀区，液态炉渣会对易侵蚀区的陶瓷杯形成侵蚀，陶瓷杯损坏后，液态铁水会对碳砖形成热应力、溶蚀和冲刷，造成易侵蚀区集中损坏，当易侵蚀区的碳砖厚度低于安全极限度(如500mm)时，会给高炉带来安全隐患，也会降低高炉的使用寿命。因此，生产中需考虑如何缓解铁水对炉缸易侵蚀区的侵蚀，以降低安全隐患并提高高炉的使用寿命。
发明内容
本发明通过提供高炉炉缸分段侵蚀控制方法，解决了如何缓解铁水对炉缸易侵蚀区的侵蚀的技术问题。
本发明提供如下技术方案：
一种高炉炉缸分段侵蚀控制方法，包括：
高炉炉缸内的铁水液面位于所述炉缸的第一区域时，检测所述第一区域的炉缸厚度，所述第一区域位于所述炉缸的铁口下方；
若所述第一区域的炉缸厚度低于第一预设厚度，则将所述铁水液面控制在所述炉缸的第二区域，所述第二区域位于所述铁口的下方，所述第二区域与所述铁口之间的距离大于所述第一区域与所述铁口之间的距离；
检测所述第二区域的炉缸厚度；
若所述第二区域的炉缸厚度低于第二预设厚度，所述第二预设厚度小于所述第一预设厚度，则将所述铁水液面控制在所述炉缸的第三区域，所述第三区域位于所述铁口的下方，所述第三区域与所述铁口之间的距离小于所述第一区域与所述铁口之间的距离。
优选的，将所述铁水液面控制在所述炉缸的第二区域，包括：
增大所述高炉的冶炼强度参数、调整所述高炉的布料比例和铁口参数，以将所述铁水液面控制在所述第二区域。
优选的，调整所述布料比例，包括：
增大所述高炉的中心布料焦比例以及中间环带布料焦比例，减小所述高炉的边缘布料焦比例。
优选的，所述铁口参数包括出铁角度、铁口深度、开铁口直径、出铁速度及出铁时间间隔；
调整所述铁口参数，包括：增大所述出铁角度、所述铁口深度、所述开铁口直径和所述出铁速度，减小所述出铁时间间隔。
优选的，将所述铁水液面控制在所述炉缸的第三区域，包括：
减小所述高炉的冶炼强度参数、调整所述高炉的布料比例和铁口参数，以将所述铁水液面控制在所述第三区域。
优选的，减小所述冶炼强度参数，包括：
减小所述冶炼强度参数至第一冶炼强度；
所述第一冶炼强度小于第二冶炼强度，所述第二冶炼强度为所述铁水液面位于所述第一区域时所述高炉的冶炼强度参数。
优选的，调整所述布料比例，包括：
分别调整所述高炉的中心布料焦比例、中间环带布料焦比例以及边缘布料焦比例至第一比例、第二比例和第三比例；
所述第一比例大于第四比例，所述第二比例大于第五比例，所述第三比例小于第六比例，所述第四比例、所述第五比例、所述第六比例分别为所述铁水液面位于所述第一区域时所述高炉的中心布料焦比例、中间环带布料焦比例、边缘布料焦比例。
优选的，所述铁口参数包括出铁角度、铁口深度、开铁口直径、出铁速度及出铁时间间隔；
调整所述铁口参数，包括：
调整所述出铁角度至第一角度、所述铁口深度至第一深度、所述开铁口直径至第一直径、所述出铁速度至第一速度、所述出铁时间间隔至第一时长；
所述第一角度小于第二角度，所述第一深度小于第二深度，所述第一直径小于第二直径，所述第一速度小于第二速度，所述第一时长大于第二时长，所述第二角度、所述第二深度、所述第二直径、所述第二速度、所述第二时长分别为所述铁水液面位于所述第一区域时所述高炉的出铁角度、铁口深度、开铁口直径、出铁速度及出铁时间间隔。
优选的，所述冶炼强度参数包括利用系数、风量、富氧比例及矿批重量中的一种或多种。
优选的，所述第一区域为距离所述铁口1.6m的位置，所述第二区域为距离所述铁口1.7～2.0m的区域，所述第三区域为距离所述铁口1.2～1.5m的区域。
本发明提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明在高炉服役前期控制铁水液面位于第一区域，这样铁水会集中对第一区域的炉缸进行侵蚀，即进行炉缸中位侵蚀；待第一区域的炉缸厚度降至第一预设厚度，在高炉服役中期将铁水液面控制在炉缸的第二区域，第二区域在第一区域下方，铁水会集中对第二区域的炉缸进行侵蚀，即进行炉缸低位侵蚀；待第二区域的炉缸厚度降至第二预设厚度，在高炉服役后期将铁水液面控制在炉缸的第三区域，第三区域在第一区域上方，铁水会集中对第三区域的炉缸进行侵蚀，即进行炉缸高位侵蚀；这样在不同时期控制铁水液面处于不同高度，铁水在不同时期对炉缸的不同区域进行侵蚀，避免了铁水长期对易侵蚀区进行侵蚀，提高了高炉的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中高炉炉缸分段侵蚀控制方法的流程图；
图2为本发明实施例中高炉布料的示意图。
具体实施方式
本发明实施例通过提供高炉炉缸分段侵蚀控制方法，解决了如何缓解铁水对炉缸易侵蚀区的侵蚀的技术问题。
为了更好的理解本发明的技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对本发明的技术方案进行详细的说明。
如图1所示，本实施例的高炉炉缸分段侵蚀控制方法，包括：
步骤S1，高炉炉缸内的铁水液面位于炉缸的第一区域时，检测第一区域的炉缸厚度，第一区域位于炉缸的铁口下方；
步骤S2，若第一区域的炉缸厚度低于第一预设厚度，则将铁水液面控制在炉缸的第二区域，第二区域位于铁口的下方，第二区域与铁口之间的距离大于第一区域与铁口之间的距离；
步骤S3，检测第二区域的炉缸厚度；
步骤S4，若第二区域的炉缸厚度低于第二预设厚度，第二预设厚度小于第一预设厚度，则将铁水液面控制在炉缸的第三区域，第三区域位于铁口的下方，第三区域与铁口之间的距离小于第一区域与铁口之间的距离。
步骤S1中的第一区域即为炉缸的易侵蚀区，一般为距离铁口1.6m左右的位置。传统的高炉冶炼方法中，铁水液面一直处于第一区域，造成第一区域侵蚀严重。
本实施例在高炉服役前期依旧控制铁水液面位于第一区域，这样铁水会集中对第一区域的炉缸进行侵蚀，即进行炉缸中位侵蚀，第一区域的炉缸厚度会逐渐降低；高炉服役中期，第一区域的炉缸厚度会降至第一预设厚度，本实施例会将铁水液面控制在炉缸的第二区域，第二区域在第一区域下方，铁水会集中对第二区域的炉缸进行侵蚀，即进行炉缸低位侵蚀，第二区域的炉缸厚度会逐渐降低；高炉服役后期，第二区域的炉缸厚度会降至第二预设厚度，本实施例会将铁水液面控制在炉缸的第三区域，第三区域在第一区域上方，铁水会集中对第三区域的炉缸进行侵蚀，即进行炉缸高位侵蚀；这样在不同时期控制铁水液面处于不同高度，铁水在不同时期对炉缸的不同区域进行侵蚀，避免了铁水长期对易侵蚀区进行侵蚀，提高了高炉的使用寿命。
本实施例中，第二区域可以为距离铁口1.7～2.0m的区域，若继续降低铁水液面，高炉铁口操作难度显著增加，炉缸稳定性也会变差。第三区域可以为距离铁口1.2～1.5m的区域，若继续抬高铁水液面，炉缸内空间不足，会给铁口和风口顺行稳定带来影响。第一预设厚度可以为650mm，第二预设厚度可以为550mm。
在高炉服役前期，本实施例会对高炉施加适当的冶炼强度、布焦比例和铁口参数，冶炼强度通过冶炼强度参数控制，冶炼强度参数可以包括利用系数、风量、富氧比例及矿批重量中的一种或多种，铁口参数可以包括出铁角度、铁口深度、开铁口直径、出铁速度及出铁时间间隔中的一种或多种，下文将以冶炼强度参数包括利用系数、风量、富氧比例及矿批重量；铁口参数包括出铁角度、铁口深度、开铁口直径、出铁速度及出铁时间间隔为例进行说明。
高炉服役前期，即铁水液面位于铁口下方1.6m时，高炉的冶炼强度参数、中心布料焦比例、中间环带布料焦比例、边缘布料焦比例以及焦炭负荷可以如表1所示，铁口参数可以如表2所示。
表1
表2
其中，如图2所示，若高炉炉喉直径为r，则中心布料焦的范围为距离中心0～40％r的区域(图中A区域)，中间环带布料的范围为40％r～80％r的区域(图中B区域)，边缘布料焦的范围为80％r～100％r区域(图中C区域)。
高炉服役中期，即铁口下方1.6m的炉缸厚度低于650mm后，需要在表1和表2的基础上通过增大高炉的冶炼强度参数、调整高炉的布料比例和铁口参数，以将铁水液面控制在第二区域，即铁口下方1.7～2.0m的区域。那么步骤S2中，将铁水液面控制在炉缸的第二区域，可以包括：增大高炉的冶炼强度参数、调整高炉的布料比例和铁口参数，以将铁水液面控制在第二区域。其中，增大高炉的冶炼强度参数即为增大利用系数、风量、富氧比例及矿批重量。其中，调整布料比例，可以包括：增大高炉的中心布料焦比例以及中间环带布料焦比例，减小高炉的边缘布料焦比例。其中，调整铁口参数，可以包括：增大出铁角度、铁口深度、开铁口直径和出铁速度，减小出铁时间间隔。炉缸低位侵蚀对冶炼强度参数、布焦不理和铁口参数的要求可以如表3和表4所示。
表3
表4
可以理解的是，高炉服役前期铁水对炉缸的侵蚀会使炉缸空间增加，降低铁水液面高度之后炉缸空间也会增加，上部风口附近炉缸的鼓风空间和渣铁聚集空间均显著增加，为高强度冶炼提供了条件；且高炉服役前期铁水对炉缸的侵蚀程度较小，可以进行高强度冶炼。增大高炉的冶炼强度参数即可以增大高炉的冶炼强度。中心布料焦比例、中间环带布料焦比例增加，边缘布料焦比例相应减少，有助于提高利用系数、保持高炉稳定，为炉缸低位侵蚀创造条件。当然，增大冶炼强度后，由于出铁量和铁水生成速度增大，需要增大出铁角度、铁口深度、开铁口直径、出铁速度及减小出铁时间间隔，以匹配高强度冶炼并降低铁水液面。
高炉服役后期，即铁口下方1.7～2.0m的炉缸厚度低于550mm后，需要在表1和表2的基础上通过减小高炉的冶炼强度参数、调整高炉的布料比例和铁口参数，以将铁水液面控制在第三区域，即铁口下方1.2～1.5m的区域。那么步骤S4中，将铁水液面控制在炉缸的第三区域，包括：减小高炉的冶炼强度参数、调整高炉的布料比例和铁口参数，以将铁水液面控制在第三区域。其中，减小冶炼强度参数，可以包括：减小冶炼强度参数至第一冶炼强度；第一冶炼强度小于第二冶炼强度，第二冶炼强度为铁水液面位于第一区域时高炉的冶炼强度参数。其中，调整布料比例，可以包括：分别调整高炉的中心布料焦比例、中间环带布料焦比例以及边缘布料焦比例至第一比例、第二比例和第三比例；第一比例大于第四比例，第二比例大于第五比例，第三比例小于第六比例，第四比例、第五比例、第六比例分别为铁水液面位于第一区域时高炉的中心布料焦比例、中间环带布料焦比例、边缘布料焦比例。其中，调整铁口参数，可以包括：调整出铁角度至第一角度、铁口深度至第一深度、开铁口直径至第一直径、出铁速度至第一速度、出铁时间间隔至第一时长；第一角度小于第二角度，第一深度小于第二深度，第一直径小于第二直径，第一速度小于第二速度，第一时长大于第二时长，第二角度、第二深度、第二直径、第二速度、第二时长分别为铁水液面位于第一区域时高炉的出铁角度、铁口深度、开铁口直径、出铁速度及出铁时间间隔。炉缸高位侵蚀对冶炼强度参数、布焦不理和铁口参数的要求可以如表5和表6所示。
表5
表6
可以理解的是，高炉服役后期铁水液面升高之后炉缸空间会减小，上部风口的鼓风空间和渣铁聚集空间均相应减小，需进行低强度冶炼；且此时铁水对炉缸的侵蚀程度较大，也需降低冶炼强度。减小高炉的冶炼强度参数即可以增大高炉的冶炼强度。中心布料焦比例、中间环带布料焦比例增加，边缘布料焦比例相应减少，有助于保持高炉稳定，为炉缸高位侵蚀创造条件。当然，减小冶炼强度后，由于出铁量和铁水生成速率下降，需要减小出铁角度、铁口深度、开铁口直径、出铁速度及增大出铁时间间隔，以匹配低强度冶炼并升高铁水液面。
本实施例以某高炉进行说明，某高炉2004年6月投产，2021年6月停产。2013年6月前，高炉采用表1和表2的参数进行冶炼。2013年6月，检测到铁口下1.6m附近炉缸厚度约650mm，2013年6月～2014年5月，采用表7和表9的的参数进行冶炼，成功将铁水液面控制在铁口下方1.7～2.0m范围内。
表7
表7的参数范围如表8所示，可以看出，表7的参数满足表3的要求。
表8
表9
表9的参数范围如表10所示，可以看出，表9的参数满足表4的要求。
表10
2019年7月，检测到铁口下1.8m的炉缸厚度约550mm，2019年7月～2020年6月，采用表11和表13的的参数进行冶炼，成功将铁水液面控制在铁口下方1.2～1.5m范围内。2019年8月的参数超过设计范围，不作为参考。
表11
表11的参数范围如表12所示，可以看出，表11的参数满足表5的要求。
表12
表13
表13的参数范围如表14所示，可以看出，表13的参数满足表6的要求。
表14
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种高炉炉缸分段侵蚀控制方法，其特征在于，包括：
高炉炉缸内的铁水液面位于所述炉缸的第一区域时，检测所述第一区域的炉缸厚度，所述第一区域位于所述炉缸的铁口下方；
若所述第一区域的炉缸厚度低于第一预设厚度，则将所述铁水液面控制在所述炉缸的第二区域，所述第二区域位于所述铁口的下方，所述第二区域与所述铁口之间的距离大于所述第一区域与所述铁口之间的距离；
检测所述第二区域的炉缸厚度；
若所述第二区域的炉缸厚度低于第二预设厚度，所述第二预设厚度小于所述第一预设厚度，则将所述铁水液面控制在所述炉缸的第三区域，所述第三区域位于所述铁口的下方，所述第三区域与所述铁口之间的距离小于所述第一区域与所述铁口之间的距离。
2.如权利要求1所述的高炉炉缸分段侵蚀控制方法，其特征在于，将所述铁水液面控制在所述炉缸的第二区域，包括：
增大所述高炉的冶炼强度参数、调整所述高炉的布料比例和铁口参数，以将所述铁水液面控制在所述第二区域。
3.如权利要求2所述的高炉炉缸分段侵蚀控制方法，其特征在于，调整所述布料比例，包括：
增大所述高炉的中心布料焦比例以及中间环带布料焦比例，减小所述高炉的边缘布料焦比例。
4.如权利要求2所述的高炉炉缸分段侵蚀控制方法，其特征在于，所述铁口参数包括出铁角度、铁口深度、开铁口直径、出铁速度及出铁时间间隔；
调整所述铁口参数，包括：增大所述出铁角度、所述铁口深度、所述开铁口直径和所述出铁速度，减小所述出铁时间间隔。
5.如权利要求1所述的高炉炉缸分段侵蚀控制方法，其特征在于，将所述铁水液面控制在所述炉缸的第三区域，包括：
减小所述高炉的冶炼强度参数、调整所述高炉的布料比例和铁口参数，以将所述铁水液面控制在所述第三区域。
6.如权利要求5所述的高炉炉缸分段侵蚀控制方法，其特征在于，减小所述冶炼强度参数，包括：
减小所述冶炼强度参数至第一冶炼强度；
所述第一冶炼强度小于第二冶炼强度，所述第二冶炼强度为所述铁水液面位于所述第一区域时所述高炉的冶炼强度参数。
7.如权利要求5所述的高炉炉缸分段侵蚀控制方法，其特征在于，调整所述布料比例，包括：
分别调整所述高炉的中心布料焦比例、中间环带布料焦比例以及边缘布料焦比例至第一比例、第二比例和第三比例；
所述第一比例大于第四比例，所述第二比例大于第五比例，所述第三比例小于第六比例，所述第四比例、所述第五比例、所述第六比例分别为所述铁水液面位于所述第一区域时所述高炉的中心布料焦比例、中间环带布料焦比例、边缘布料焦比例。
8.如权利要求5所述的高炉炉缸分段侵蚀控制方法，其特征在于，所述铁口参数包括出铁角度、铁口深度、开铁口直径、出铁速度及出铁时间间隔；
调整所述铁口参数，包括：
调整所述出铁角度至第一角度、所述铁口深度至第一深度、所述开铁口直径至第一直径、所述出铁速度至第一速度、所述出铁时间间隔至第一时长；
所述第一角度小于第二角度，所述第一深度小于第二深度，所述第一直径小于第二直径，所述第一速度小于第二速度，所述第一时长大于第二时长，所述第二角度、所述第二深度、所述第二直径、所述第二速度、所述第二时长分别为所述铁水液面位于所述第一区域时所述高炉的出铁角度、铁口深度、开铁口直径、出铁速度及出铁时间间隔。
9.如权利要求2或5所述的高炉炉缸分段侵蚀控制方法，其特征在于，所述冶炼强度参数包括利用系数、风量、富氧比例及矿批重量中的一种或多种。
10.如权利要求1所述的高炉炉缸分段侵蚀控制方法，其特征在于，所述第一区域为距离所述铁口1.6m的位置，所述第二区域为距离所述铁口1.7～2.0m的区域，所述第三区域为距离所述铁口1.2～1.5m的区域。
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