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    首鋼股份4000m3高爐停開(kāi)爐生產(chǎn)實(shí)踐

    發(fā)布時(shí)間:

    2023-02-27

    來(lái)源:

    作者:

    首鋼股份3#4000m3高爐于2010年1月8日投產(chǎn)。當前因爐襯侵蝕嚴重,給生產(chǎn)安全帶來(lái)隱患,同時(shí)由于長(cháng)期加鈦護爐,活躍度降低。為徹底消除安全隱患,進(jìn)一步達產(chǎn)、降耗,2022年6月底,對3#高爐組織開(kāi)展檢修作業(yè),并由華西科技集團進(jìn)行爐身噴涂造襯等維修項目。

    1 停風(fēng)降料面操作

    1.1停風(fēng)前準備工作

    停風(fēng)檢修前一周,由于焦炭質(zhì)量下降,爐內壓量關(guān)系偏緊。通過(guò)積極調整,疏導中心煤氣,穩定爐況,保證了停風(fēng)前爐內順行狀態(tài)良好以及爐溫、物理熱充足??紤]放殘鐵情況,加入錳礦保證鐵水流動(dòng)性。6月26日,退第一步負荷時(shí),加入量2t/批,按照0.50%左右控制鐵中錳含量;退全焦負荷時(shí),加入量4t/批,按照0.80%左右控制錳含量。停風(fēng)前爐內調整情況見(jiàn)表1。


    1)鈦礦使用情況。為了保證放殘鐵的效果,提前停鈦礦。停鈦礦后爐缸側壁熱電偶溫度小幅升高,爐底溫度至停爐升高10℃。

    2)螢石使用情況。降料面開(kāi)始前72h,加入0.7t/批,渣中CaF2為1.23%;降料面開(kāi)始前24h,加入0.8t/批,渣中CaF2為2.67%,低于3.5%的計算值。退全焦負荷時(shí)加入0.9t/批,退至2.5負荷時(shí)加入1.1t/批。降料面過(guò)程中,渣中CaF2最高為3.1%。

    3)錳礦使用情況。加入2t/批時(shí),鐵中[Mn]在0.52%左右,達到0.5%計算值;加入4t/批時(shí),鐵中[Mn]在1.0%左右,高于0.8%計算值。

    4)焦炭使用情況。6月份,焦炭結構為90%一級干焦+10%亞鑫干焦。退全焦負荷時(shí)改為100%濕焦。為減小中心焦炭堆尖,加蓋面焦時(shí)調整裝料,減少中心焦量。

    5)氧氣使用情況。隨著(zhù)高爐負荷降低,為保證合理理燃溫度,氧氣由24000m3/h逐步降低至8000m3/h。29日10時(shí)45分,因煤氣熱值高氮氧化物超標,氧氣減至5000m3/h。11時(shí)23分,停氧。

    6)設備情況。降料面之前,對霧化噴頭試水,單根管平均流量18.5t/h左右,實(shí)際最大打水能力在220t/h以上。改造氮氣路由,流量計數據接入值班室,入爐氮氣量在1140m3/h。

    1.2降料面過(guò)程

    6月29日8時(shí)25分,加入蓋面焦后開(kāi)始降料面;11時(shí)23分,料線(xiàn)進(jìn)入爐身中下部,停氧;14時(shí)20分,料線(xiàn)進(jìn)入爐腰,噴吹氮氣量達到最大5500m3/h。期間基于煤氣成分分析結果及雷達探尺數據,判斷料面位置。當H2%上升接近CO2%值(圖1)時(shí),料面在爐身下部;H2%>CO2%時(shí),料面進(jìn)入爐腰;CO2%回升,料面進(jìn)入爐腹,降至爐腹中部。21時(shí)28分,改常壓停氣;30日3時(shí)18分,停風(fēng),降料面工作順利完成。


    此次降料面從8時(shí)25分開(kāi)始,至21時(shí)28分改常壓,總耗風(fēng)量達到3.51×106m3,占比78.07%,耗時(shí)13h3min。常壓段總耗風(fēng)量0.99×106m3,占比21.93%,耗時(shí)5h50min。此次降料面共計耗時(shí)18h53min。

    本次停氣爐頂溫度控制在300-350℃左右,改常壓風(fēng)量最低減至1300m3/h,風(fēng)壓減至0.45kg/cm2,頂壓降至0.25kg/cm2。

    此次降料面,高壓段風(fēng)溫由1121℃降至900℃,常壓段開(kāi)始后逐步提高風(fēng)溫,最高風(fēng)溫1002℃。

    整個(gè)降料面過(guò)程壓量關(guān)系控制的較好。嚴格按照料線(xiàn)-風(fēng)量曲線(xiàn)進(jìn)行控制,通過(guò)及時(shí)主動(dòng)減風(fēng)適應,避免了爆震情況的發(fā)生,料線(xiàn)降至爐腹下部,效果比較理想。

    1.3出鐵情況

    本次降料面采取雙出鐵場(chǎng)零間隔出鐵。降料面期間共出鐵9次,其中高壓段8次、常壓段1次。前五次共計出鐵1723t,之后未見(jiàn)鐵(表2)。


    1.4降料面總結

    退全焦負荷后入爐焦采用全濕焦,降低停爐成本;降料面前期高壓段采用大風(fēng)量富氧方式,風(fēng)量頂壓匹配合理,大大加快了降料面的進(jìn)程,減少總風(fēng)量消耗;爐頂打水量和頂溫控制比較理想,全程未發(fā)生爆震現象。

    降料面前,為了保證爐缸熱度而及時(shí)退負荷。退全焦負荷以后爐內操作參數合理,爐溫、鐵溫合適,整個(gè)降料面過(guò)程爐溫充足。錳礦加入后,鐵中錳含量達到了計劃值,很好地改善了鐵水流動(dòng)性,為后續殘鐵排放干凈奠定基礎。

    2 放殘鐵操作

    2.1準備工作

    根據冷卻壁各層溫度計算爐缸更大侵蝕深度,并使用爐皮測溫驗證侵蝕情況。通過(guò)計算殘鐵量,并結合現場(chǎng)實(shí)際情況,確定放殘鐵眼標高和角度。

    2.2放殘鐵過(guò)程

    30日3時(shí)18分,高爐停風(fēng),開(kāi)始切割爐皮工作。

    20時(shí)38分,殘鐵眼燒開(kāi),殘鐵流出。鐵水溫度1120℃,最高1237℃。

    23時(shí)55分,堵殘鐵眼,放殘鐵工作結束。

    全程用時(shí)3h17min,放出的殘鐵量估重為700t。

    3 爐身噴涂造襯

    3.1施工過(guò)程

    首鋼股份3#4000m3高爐噴涂采用了華西科技第六代濕法噴注造襯技術(shù),采用北科大激光三維立體掃描,針對高爐各個(gè)部位不同的工況環(huán)境,分析高爐各部分耐材受侵蝕的原因,有針對性地使用高爐內襯上部噴注料和下部噴注料,噴涂用時(shí)48小時(shí)完工,圓滿(mǎn)完成了首鋼股份3#4000m³高爐搶修項目,該施工不僅恢復到設計爐型,也實(shí)現了快速掛渣,迅速達產(chǎn)的目的。華西科技全體施工人員凝心聚力,飽滿(mǎn)的工作熱情、昂揚的斗志、務(wù)實(shí)的工作作風(fēng)得到客戶(hù)的高度贊譽(yù),榮獲此次工程“優(yōu)秀組織獎”。

    3.2第六代濕法噴注造襯技術(shù)優(yōu)勢


    (1)華西科技第六代濕法噴注造襯技術(shù)采用溶膠結合,使材料間的結合具備親和性,材料結構得到進(jìn)一步的優(yōu)化,摒棄傳統的加水結合工藝,解決了傳統工藝上水料結合差,粘結后容易脫落的現象。
    (2)根據數年來(lái)的施工反饋,施工反彈率≤5%,且噴注時(shí)不產(chǎn)生粉塵及有毒有害氣體,不污染環(huán)境,從而避免出現因粉塵影響TRT的正常運轉。
    (3)高壓噴射形成的內襯,在高爐內襯形成高致密的內襯體、氣孔率低、密度大,具有抗侵蝕性和耐磨性,從而實(shí)現快速掛渣,迅速達產(chǎn)的目的。
    (4)穩定邊緣氣流,提高高爐冶煉強度有明顯作用。
    (5)快速恢復合理爐型、提高產(chǎn)量、降低能耗,是高爐長(cháng)壽的一種更為快捷有效的方法。
    (6)智能造襯、節能降耗造襯,高爐開(kāi)爐后會(huì )產(chǎn)生氮氣,與爐壁二次結合不斷地智能化維護爐型造襯,從而使煤氣流往高爐中心匯聚流通,從而達到節能降耗的效果。通過(guò)鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)數據統計顯示,華西第六代濕法噴注造襯技術(shù)降焦比最高可達7%,利用系數提升,平均創(chuàng )造鐵水直接利潤效益近五千萬(wàn)元!

    3.3塞隆高強復合噴注料研發(fā)理念

    (1)利用金屬(Si/Al)的延展性實(shí)現塑性成型,利用高爐內的氮化及還原氣氛實(shí)現使用中原位合成高溫增強相(Si3N4/SiAlON),與非氧化物基材形成完美的鑲嵌結構,同時(shí)實(shí)現:
        ◆優(yōu)異的抗化學(xué)侵蝕性能

        ◆使用過(guò)程中具有自修復功能

        ◆良好的抗熱震性能

    (2)以金屬-非氧化物復合材料體系為基底,通過(guò)非氧化物表面改性,采用溶膠凝膠成型工藝實(shí)現:
        ◆良好的流動(dòng)性

        ◆快速干燥性能

        ◆干燥后的整體穩定性

    華西科技第六代塞隆高強復合噴注料,解決了傳統水泥結合噴涂料的缺陷。具有優(yōu)異的耐磨性能,良好的化學(xué)穩定性,抗折強度更高,導熱性能更好,同時(shí)具備優(yōu)質(zhì)的造渣能力。


    4 開(kāi)爐送風(fēng)操作

    4.1送風(fēng)前準備

    8月2日0時(shí)整,3#高爐正式開(kāi)始烘爐。

    6日10時(shí)10分,烘爐完成,開(kāi)始高爐涼爐、裝道木、打壓。

    9日9時(shí)28分,開(kāi)始裝開(kāi)爐料。風(fēng)口中心線(xiàn)以下1.5m至風(fēng)口中心線(xiàn)填充焦炭,風(fēng)口中心線(xiàn)以上共加凈焦31批、空焦29批、正常料17批。全爐焦比3.07t/tHM,總渣比782kg/tHM,總鐵量605t,總渣量473t,堿度R2=0.72,Al2O3=19.94%,MgO=3.54%,CaF2=4.66%。

    4.2送風(fēng)操作

    9日21時(shí)6分,高爐開(kāi)始送風(fēng)恢復。

    送風(fēng)前,堵8個(gè)風(fēng)口,送風(fēng)面積為0.3618m2。送風(fēng)時(shí),用放風(fēng)閥控制風(fēng)壓、風(fēng)量,21時(shí)25分,11#、12#風(fēng)口見(jiàn)亮;22時(shí)30分,風(fēng)口全部見(jiàn)亮;10日2時(shí)18分,煤氣成分合格后送氣。2時(shí)27分,風(fēng)量由2300m3/min加至2500m3/min,頂壓自動(dòng)調節投入;3時(shí)33分,加風(fēng)至3600m3/min,之后風(fēng)量穩定在3600m3/min。8時(shí)之后,隨著(zhù)軟熔帶的形成,壓量關(guān)系逐漸轉緊,爐內控制壓差(≯0.8 kg/cm2),頂溫逐步升高。14時(shí)后,軟熔帶基本形成,此時(shí)累積送風(fēng)量295.6萬(wàn)m3。軟熔帶形成期間煤氣成分見(jiàn)圖2。


    10日21時(shí)51分,累計風(fēng)量達到440萬(wàn)m3,按計劃出第一次鐵。出鐵時(shí)間61min,出鐵量227t。出渣31min,爐渣流動(dòng)性良好,開(kāi)爐第一次鐵采用水沖渣。鐵水物理熱最高1497℃,爐溫最高4.45%。隨著(zhù)風(fēng)量的上升及負荷的加重,爐溫水平逐步下降。11日日間,爐溫開(kāi)始下降至2%以下,恢復節奏加快。10時(shí)58分,風(fēng)口全開(kāi),風(fēng)量加至5200m3/min;18時(shí)46分,風(fēng)量加至6300m3/min以上,至此,3#高爐用時(shí)45h40min達到全風(fēng)。23時(shí)整,負荷加至4.06。風(fēng)量恢復階段鐵水Si含量控制情況見(jiàn)圖3。


    4.3送風(fēng)小結

    1)3#高爐開(kāi)爐過(guò)程順利。經(jīng)過(guò)45h40min實(shí)現高爐全風(fēng)生產(chǎn),說(shuō)明開(kāi)爐方案制定合理、考慮充分,恢復過(guò)程中執行嚴格。本次開(kāi)爐實(shí)踐為以后相關(guān)工作提供重要借鑒和參考。

    2)送風(fēng)過(guò)程加風(fēng)和捅風(fēng)口節奏掌握較好。按照爐溫水平嚴格控制風(fēng)速,保證了送風(fēng)過(guò)程的快速穩定,未發(fā)生管道、懸料等事故,也未發(fā)生壞風(fēng)口現象。

    3)開(kāi)爐第一次鐵渣流動(dòng)性較好。鐵水直接進(jìn)魚(yú)雷罐,爐渣走水沖渣,爐溫充足合理。螢石的合理配加保證了開(kāi)爐正常的渣鐵流動(dòng)性,為快速恢復提供了有效保障。

    4)送風(fēng)恢復風(fēng)量與負荷匹配較好。兩者較好的匹配,有利于鐵中Si含量穩定而緩慢下降,加快了風(fēng)量恢復進(jìn)度。