劉 輝

（首鋼長治鋼鐵有限公司煉鐵廠， 山西 長治 046031）

爐缸是高爐冶煉過程的開始和終結(jié)部位，在該部位存在著固、氣、液相共存的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，是高爐內(nèi)溫度最高的區(qū)域；而爐缸部位最重要的特點(diǎn)是儲存冶煉的全部渣鐵，并從鐵口排出。因而該部位的耐火材料始終受到高溫、熱應(yīng)力的破壞；渣鐵化學(xué)侵蝕、鐵水沖刷與滲透；有害元素滲透侵蝕等因素的損壞，是高爐工作環(huán)境最惡劣的區(qū)域。通過生產(chǎn)實(shí)踐和理論研究,普遍認(rèn)為渣鐵環(huán)流沖刷是導(dǎo)致爐缸內(nèi)襯侵蝕的一個(gè)重要原因。爐缸內(nèi)襯侵蝕，容易發(fā)生燒穿，高爐一旦發(fā)生爐缸燒穿，可產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。

1）可能發(fā)生重大的人員安全事故。在有大量渣鐵外流時(shí)，可能會(huì)燒壞冷卻系統(tǒng)等設(shè)施，誘發(fā)重大爆炸事故。

2）一般會(huì)終止高爐一代爐役的生產(chǎn)。出現(xiàn)爐缸燒穿，往往爐缸已受到嚴(yán)重侵蝕，再加上燒出時(shí)的毀壞，有時(shí)很難再維持安全生產(chǎn)，需進(jìn)行大修。

3）嚴(yán)重影響生產(chǎn)經(jīng)營計(jì)劃。爐缸燒穿后需較長時(shí)間處理，若臨時(shí)決定大修一般要改變生產(chǎn)經(jīng)營計(jì)劃，特別是在大修準(zhǔn)備工作不夠時(shí)，會(huì)造成非常被動(dòng)的生產(chǎn)經(jīng)營局面[1]。因此，當(dāng)出現(xiàn)爐缸燒穿前征兆當(dāng)熱電偶溫度、冷卻壁熱流強(qiáng)度（或水溫差）急劇升高，要及時(shí)采取措施控制。

1 概述

首鋼長治鋼鐵有限公司（全文簡稱長鋼）煉鐵廠目前有2座高爐在投產(chǎn)運(yùn)行，分別為8號高爐、9號高爐，其有效容積均為1 080 m3，設(shè)計(jì)有20個(gè)風(fēng)口，2個(gè)鐵口。爐頂采用串罐式無鐘爐頂及皮帶上料，配套有3座霍戈文改進(jìn)型內(nèi)燃式熱風(fēng)爐，全干法布袋除塵工藝，TRT發(fā)電，噴煤采用中速磨制粉+總管+分配器+雙槍直接噴吹工藝等。截止目前，八高爐投產(chǎn)運(yùn)行6年多，九高爐投產(chǎn)運(yùn)行9年多，都進(jìn)入了中后期，2座高爐出現(xiàn)不同程度的爐缸熱電偶溫度升高，熱流強(qiáng)度升高現(xiàn)象，高爐進(jìn)行護(hù)爐生產(chǎn)。

2 爐缸爐底情況介紹

2.1 爐缸和爐底結(jié)構(gòu)

2座高爐爐缸爐底采用國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)碳磚+剛玉陶瓷杯復(fù)合爐底爐缸結(jié)構(gòu)， 第1層至5層半石墨質(zhì)碳磚，第4、5層外環(huán)至12層為微孔碳磚，第13層至第14層碳磚為半石墨質(zhì)碳磚。半石墨質(zhì)碳磚上立砌兩層復(fù)合棕剛玉磚，形成陶瓷杯爐底。爐缸側(cè)壁砌復(fù)合棕剛玉磚，形成陶瓷杯壁。鐵口區(qū)范圍用復(fù)合棕剛玉磚砌筑。

2.2 高爐冷卻系統(tǒng)

高爐各部分的冷卻采用工業(yè)水開路循環(huán)冷卻，爐底采用水冷管，風(fēng)口小套采用高壓水冷卻，2套、大套采用中壓水冷卻。

冷卻壁共13段，全部采用中壓水冷卻，有冷卻壁共117塊。

2.3 爐體熱電偶監(jiān)測

高爐爐底、爐缸監(jiān)測主要依靠熱電偶進(jìn)行檢測，在不同高度不同深度共埋設(shè)熱電偶共39根。

3 近年來的護(hù)爐措施

3.1 灌漿

利用檢修在爐殼不同標(biāo)高處開孔灌漿（無水碳素泥漿）。主要是杜絕冷板與爐殼、冷板與碳磚之間串煤氣；一般有整體灌漿和局部灌漿兩種。整體灌漿是對整個(gè)爐缸區(qū)域進(jìn)行灌漿，而局部灌漿是選擇爐缸某段標(biāo)高進(jìn)行灌漿，如對爐缸二段、三段位置標(biāo)高進(jìn)行灌漿，或是對二段、三段位置標(biāo)高的某個(gè)方位進(jìn)行灌漿。

3.2 強(qiáng)化冷卻

主要是對冷卻壁水溫差、熱流強(qiáng)度監(jiān)測與控制。具體措施有改中壓水為高壓水冷卻，單拆冷卻壁冷卻，對爐缸各段水溫差及熱流強(qiáng)度的控制標(biāo)準(zhǔn)為：

1）水溫差。爐缸一段不大于1.5℃；二段串聯(lián)不大于1.5℃，單塊小于1℃，高壓水小于0.8℃，高壓單塊小于0.4℃；三段串聯(lián)不大于1.5℃，單塊小于1℃；風(fēng)口帶小于1℃。

2）熱流強(qiáng)度。爐缸一段小于6 000 kcal/（m2·h）；爐缸二、三段鐵口部位小于9 500 kcal/（m2·h）；爐缸報(bào)警值 8 000～12 000 kcal/（m2·h）；爐缸警戒值12 000～15 000 kcal/（m2·h）；爐缸事故值大于15 000 kcal/（m2·h）；風(fēng)口帶正常3 000 kcal/（m2·h）；最大值24 500 kcal/(m2·h)；嚴(yán)格控制來水溫度在26～30℃，加強(qiáng)冷卻效果。

3.3 加入鈦礦護(hù)爐

依據(jù)不同的熱流強(qiáng)度水平及熱電偶溫度值，控制鐵水中含鈦量0.08%～0.12%；控制鈦負(fù)荷4.5～6.5 kg/t。

3.4 改變送風(fēng)制度

溫度升高方位的風(fēng)口，由斜5°改為直風(fēng)口，風(fēng)口長度適當(dāng)增加，使用長風(fēng)口450 mm，如有必要也可使用480 mm的風(fēng)口?？s小送風(fēng)面積，提高風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能，減輕渣鐵對邊緣的擾動(dòng)。

3.5 堵風(fēng)口

對局部溫度過高或升高速度過快的方位進(jìn)行堵風(fēng)口的操作，降低高溫區(qū)的活度，形成局部死區(qū)，達(dá)到形成渣鐵保護(hù)層，實(shí)現(xiàn)降溫的目的。

3.6 控制治煉強(qiáng)度

減少入爐風(fēng)量，降低富氧量，降低產(chǎn)量，控制適宜的利用系數(shù)水平，降低渣鐵的沖刷侵蝕，有利于延長爐缸壽命。

3.7 加強(qiáng)監(jiān)測

在爐缸部位增加臨時(shí)熱電偶，建立“爐底爐缸侵蝕模型”并投入使用，加強(qiáng)監(jiān)測，提前預(yù)防，提前控制。

3.8 優(yōu)化高爐操作

熱制度方面爐溫生鐵含硅量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）不大于0.3%，生鐵含硫（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）不大于0.03%，鐵水物理熱不小于1 470℃。造渣制度方面，爐渣堿度1.18～1.22；裝料制度方面，樹立適當(dāng)抑制邊緣氣流，發(fā)展中心氣流的操作思路。送風(fēng)制度方面，保證壓量關(guān)系適宜，風(fēng)速200～240 m/s，壓差不大于170 kPa。樹立爐況長期穩(wěn)定順行的理念。

3.9 其他

加強(qiáng)設(shè)備管理,推行設(shè)備零缺陷理念，減少因設(shè)備原因?qū)е碌穆L(fēng)、休風(fēng)；加強(qiáng)冷卻系統(tǒng)檢漏工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏水，及時(shí)處理，減輕對爐缸爐底碳磚的侵蝕。加強(qiáng)爐前管理，確保四大指標(biāo)合格，關(guān)鍵指標(biāo)鐵口合格率不小于95%。加強(qiáng)入爐原燃料鋅等有害元素控制，防止加重爐缸侵蝕，入爐Zn負(fù)荷不大于0.5 kg/t。

4 護(hù)爐效果

通過對高爐護(hù)爐的進(jìn)一步認(rèn)識及不斷總結(jié)采取措施，1 080 m3高爐的護(hù)爐取得了成效。

1）熱電偶溫度、水溫差、熱流強(qiáng)度得到有效控制。8高爐主要是標(biāo)高7.2 m，J點(diǎn)熱電偶溫度（內(nèi)環(huán)，距碳磚冷端260 mm）得到控制，由140℃升高至278℃現(xiàn)在195℃；爐缸二段3組、4組冷卻壁熱流強(qiáng)度得到有效控制，由正常值小于8 000 kcal/（m2·h），升高至報(bào)警值11 000 kcal/（m2·h），現(xiàn)在7 100 kcal/（m2·h）降低至正常范圍。9高爐主要是8.2 m L點(diǎn)熱電偶溫度（內(nèi)環(huán)，距碳磚冷端260 mm）得到控制，由140℃升高至356℃現(xiàn)在140℃；7.2 m F點(diǎn)熱電偶溫度（內(nèi)環(huán)，距碳磚冷端260 mm）得到控制，由140℃升高至258℃，現(xiàn)在206℃；爐缸二段17組冷卻壁熱流強(qiáng)度由正常值小于8 000 kcal/（m2·h），升高至報(bào)警值10 700 kcal/（m2·h），現(xiàn)在6 000 kcal/（m2·h）降低至正常范圍。4組冷卻壁熱流強(qiáng)度由正常值小于 8 000 kcal/（m2·h），升高至報(bào)警值11 300 kcal/（m2·h），現(xiàn)在6 000 kcal/（m2·h）降低至正常范圍。

2）在護(hù)爐取得效果的同時(shí)，高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到有效兼顧。表1是2018年8號、9號高爐部分技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

表1 8號和9號高爐部分技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

5 結(jié)語

在護(hù)爐措施實(shí)施過程中，控制冶強(qiáng)是最有效的護(hù)爐措施；堵風(fēng)口是減效最快的措施；加釩鈦礦護(hù)爐是最基本的護(hù)爐措施；爐況長期穩(wěn)定順行是最基本的護(hù)爐條件。

護(hù)爐是一項(xiàng)長期的系統(tǒng)工程，要有針對性的對高爐爐體重點(diǎn)部位熱電偶溫度、水溫差、熱流強(qiáng)度進(jìn)行監(jiān)測與分析,要兼顧技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，要根據(jù)實(shí)際動(dòng)態(tài)靈活開展護(hù)爐工作。