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美固美特:當前鋼鐵市場環境下的高爐大中修策略

2020-01-10 14:41:00

  孟文涛 薛忠林

  2020年是全面建成小康社會的一年,沒有全面小康的實現,民族複興就無從談起。我國是鋼鐵大國,高爐的安全、平穩、高效、經濟運行是高爐煉鐵人追求的目標,高爐的經濟運行標志著煉鐵技術進步和創造效益最大化,同時也爲民族複興、小康社會的建成貢獻一份力量。

  隨著《新環保法》及大氣汙染綜合治理攻堅行動方案的具體實施,部分省份的鋼鐵企業受到采暖季及非采暖季10%~50%的産能限制,造成國內高爐開停爐極爲頻繁。同時,高爐的安全及壽命也承受著巨大的考驗。大多數高爐面臨著爐缸耐材熱震加劇碳磚的沖刷及剝離侵蝕,爐缸安全受到嚴重的威脅,爐身耐材在開停爐過程中不斷受到邊緣氣流的沖刷及熱制度波動導致的渣皮不穩定,進而影響到冷卻壁的壽命。爐體耐材的侵蝕加劇更進一步推動了高爐的大中修進程。

  很多高爐在頻繁的開停爐後,面臨著一個問題——是否需要進行徹底大修來保證高爐的生産安全?

  傳統的高爐大修是將高爐爐缸耐材全部拆除後重新砌築,冷卻壁或爐殼局部或整體更換。有些高爐大修項目甚至啓動于停爐前2到3年,停爐至開爐周期基本都在3個月左右。傳統大修不僅大量消耗人力、物力、資金及時間,而且在物料的准備及生産等環節也産生了一定的重複性的資源浪費及環境汙染。美固美特經過三十多年的技術積累,結合獨特的材料性能,在高爐大中修方面獨辟蹊徑,已形成一整套高效、快速、安全的高爐大修方案。美固美特高爐快速大修案例的成功應用,使得高爐在目前市場環境下既能適應生産節奏的快速變換,也保證了高爐在另一個爐役周期的運行安全。美固美特快速大修方案已成爲高爐應對目前市場環境的一把利器,已經廣泛地應用于國內外的大中小型高爐。

 

  “快速大修”概念的提出

  獨特的材料及長壽的理念是高爐“快速大修”的基礎:美固美特材料均爲無水泥質材料,采用特種矽凝膠作爲結合劑,遠程泵送至爐內。材料本身具有優良的抵抗渣鐵侵蝕性能、極好的熱震穩定性、優良的高溫蠕變性能、低的鐵水熔蝕指數、低的線變化率。爐缸整體澆注無縫成型,具有超低的系統顯氣孔率,防止堿金屬、鉛鋅蒸汽及一氧化碳侵蝕,有效保護碳磚;並且利用其中高導熱性能在碳磚熱面澆注成型後,與碳磚形成完美的溫度場梯度分布,將1150℃等溫線推移至澆注料熱面,在材料熱面形成渣鐵凝滯保護層保護碳磚,避免産生碳磚環裂、脆化等現象,最大程度地保護爐缸原有磚襯,大大延長爐缸的使用壽命。

  高爐的“快速大修”是基于美固美特獨創、成熟耐材特性及施工工藝基礎上的一種高爐耐材重建理念:其基本步驟和內容包含停爐、放殘鐵、涼爐、爐缸清理、冷卻元件更換、爐缸澆注、爐身噴注、烘爐、開爐。整個過程快速高效,更好地適用于目前高爐適應市場環境及環保限産政策的下煉鐵産能調整,以最低的資金投入達到企業的利潤最大化。國內大中型高爐快速大修周期可控制在28天至34天之間,施工組織無交叉作業,各工序銜接緊湊,施工過程精細控制,有效地保證了大修的質量及安全。

  “快速大修”與傳統大修的對比

  快速大修對高爐時間效益的影響:傳統高爐大修時間爲3個月至6個月,而選用美固美特高爐技術方案,高爐快速大修時間可控制在30天左右。按照傳統大修最短3個月的檢修周期考慮,至少爲業主節省60天的高爐作業時間,若以每噸鐵300元~900元的利潤計算,2500m3高爐(平均日産6300噸)創造效益1.134億元~3.402億元,而美固美特爐缸澆注的投資僅爲效益值的4%~8%。

  快速大修與傳統大修投資利益對比分析:傳統高爐大修過程需要將爐缸內襯碳磚及陶瓷杯整體進行清理並重新進行砌築。而在快速大修中,美固美特基于優質耐材的特性,在清理過程中最大限度地保留爐缸內襯,減少大修的固定投資。十多年來,美固美特參與大量的高爐爐缸破損調查發現,爐缸耐材侵蝕最嚴重的總是在鐵口中心線以下、陶瓷墊以上二至三層碳磚的位置,即高爐“象腳”侵蝕區域。在爐缸清理過程中采取爐缸碳磚保護性清理方式,保留已運行多年的結構及傳熱穩定的優質碳磚,發現爐缸可保留碳磚的比例高達80%以上。

  傳統高爐大修的代價,首先是對沒有侵蝕碳磚的浪費。以遷鋼2號2650m3高爐爲例,按照目前國際市場上碳磚價格7000歐元/噸計算,利舊此部分碳磚可爲業主節約碳磚資金4300萬元人民幣以上。美固美特利舊碳磚修複方案的投資僅占傳統大修方案固定資産投入的28.7%。

 

  “快速大修”應用于國內外大型高爐的案例

  近年來,美固美特爐缸整體澆注技術越來越多地成功應用于國內外大中型高爐的工業生産。截至2019年12月底,美固美特2000m3級以上高爐舊碳磚爐缸整體澆注修複已達17座,幾個代表性的案例如下:

  ——墨西哥AHMSA 5号2210m3高炉,该高炉第一代炉龄为18年,炉缸采用美国UCAR热压小碳块顶砌,2012年停炉前炉缸侧壁温度高达800℃,经常堵风口。2012年6月,由美固美特进行旧碳砖炉缸浇注投产至今已稳定高产运行7年以上,目前炉缸侧壁插入深度600mm处的数支热电偶温度全部低于400℃,日产量由5500吨~6200吨提高到了7300吨~7500吨,预期寿命延长10年,这使得AHMSA取消了1亿美元大修计划,预计该高炉使用寿命可达28年以上。

  ——德国Salzgitter BF-A 2410m3高炉,该高炉第一代炉龄为8年,炉缸采用超微孔大炭块复合炉缸,2013年停炉前炉壳局部温度高、冷却壁热流强度超标,局部侵蚀严重,最薄处碳砖厚度400mm~500mm左右。该公司2013年7月份采用美固美特炉缸快速修复技术稳定运行至今已达6年以上。2019年3月份回访时,浇注料冷面温度小于500℃,按目前情况推算该炉缸浇注后可持续运行10年以上。

  ——包钢3号2200m3高炉旧碳砖炉缸浇注,2017年6月开炉至今已运行2年4个月,而且在旧碳砖与浇注料之间的热电偶读数稳定在545℃左右,推测浇注料厚度仍为400mm以上;首钢迁钢2号2650m3高炉2018年9月炉缸浇注开炉后燃料比下降30kg/t,产量稳定在6300 t/d以上;在本钢板材5号2650 m3和迁钢2号高炉良好的浇注效果的影响下,本钢板材7号2800m3高炉、北营2号3200m3高炉、首钢迁钢1号2650m3高炉、通钢3号2680m3高炉进行了旧碳砖浇注,炉缸浇注后高炉重获新生,目前侧壁象脚侵蚀部位温度稳定在100℃~200℃(热偶插入深度为距冷却壁热面250mm),指标均优于停炉前指标。

  以美固美特獨特爐缸澆注技術爲核心的“快速大修”實際案例證明,爐缸整體澆注不僅在大修工期上有明顯優勢,而且在開爐後高爐能快速釋放産能並達到很好的經濟指標,同時消除了傳統爐缸結構帶來的安全隱患,真正達到高爐長壽的目的。

 

  基于優質耐材特性的美固美特爐體耐材配置

  美固美特爐缸耐材配置分爲:利舊碳磚爐缸整體澆注,新碳磚爐缸整體澆注,無碳磚爐缸整體澆注。

  ——新碳磚爐缸整體澆注技術,包括爐底封板以下灌注及爐底封板以上找平層,碳磚與爐殼之間,分別進行不同澆注材料的填充,避開傳統砌築搗打方式的弊端,保證填充材料的密實性及冷卻系統傳熱的連續性。爐殼與冷卻壁之間選擇特殊流動性好、常溫固化,體積穩定、性能穩定的材料進行填充,從根本上徹底封堵煤氣,避免生産過程中爐體竄煤氣的問題,省去投産後反複在線灌漿帶來的煩惱和資金花費。

  ——爐缸局部修複技術,根據具體情況可以選擇鐵口整體澆注及風口帶整體澆注,在一定程度上保證煤氣的密封可靠性,同時由于材料良好的抗渣鐵侵蝕性,保證鐵口及風口的耐材長壽。

  爐腹、爐腰、爐身下部、爐身中上部及爐頂封罩分別選用不同特性材料的噴注方式,最大程度保護爐身冷卻器來保證高爐爐身及爐缸的長壽。

  ——近年來在高爐快速大修過程中,由于高爐原有磚襯異常侵蝕,拆除過程中發現爐缸側壁磚襯破損嚴重已無法保留,而且來不及采購碳磚,將會采取爐缸側壁所有磚襯進行清理至冷卻壁熱面,利用美固美特材料整體進行澆注的方式進行爐缸重建,如此所謂的高爐無碳磚爐缸整體澆注。開爐運行後由冷卻壁與澆注料之間進行熱量傳遞,在澆注料內部形成穩定的溫度梯度,爐缸側壁溫度穩定在50℃~150℃之間,對爐缸無異常的影響。

  美固美特無碳磚高爐爐缸澆注技術已成功應用于國內外23座高爐,標志著爐缸耐材配置進入到另一個技術層面。爐缸耐材均質化、連續化、整體化積極地推進了爐缸智能檢測和工業生産,爲高爐爐缸的長壽管理奠定了良好的基礎。

  當前市場環境下高爐的大中修策略,應基于美固美特成熟的材料技術及工藝,來適應市場的快速反應,進行錯峰停爐、錯峰檢修、錯峰生産來實現高爐經濟效益的最大化。高爐大中修沒必要全拆全換,這樣可以節省大量時間及資金投入,用中小修的時間和資金辦大修的事,使高爐達到安全、環保、穩定、順行、高産並長壽的目標。

  進入二十一世紀第二個十年,美固美特“快速大修”技術將持續不斷地優化和進取,繼續積極爲中國煉鐵助力。

來源:中國冶金報-我哥的女人

編輯:徐可可

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