摘  要  高爐爐缸在生產(chǎn)過程中要承受高溫渣鐵的機械沖刷和熔融、堿金屬的侵蝕，在爐役后期由于碳磚的老化侵蝕和漂浮，可能出現(xiàn)燒出、燒穿的重大安全隱患，本文通過某公司1800m3高爐缸側(cè)壁溫度異常升高及果斷處理，避免了并果斷休風(fēng)處理未釀成重大安全事故的險兆學(xué)習(xí)，以及采取高溫部位臨近冷卻壁水管單聯(lián)高壓水提高冷卻強度及時恢復(fù)爐況的跟蹤進行分析總結(jié)，為今后掌握并處理類似問題提供基本參考思路。

關(guān)鍵詞  爐缸  溫度  異常升高  處理

1  高爐簡介

某公司A爐有效容積1800m3，26個風(fēng)口、兩個鐵口，設(shè)計年產(chǎn)量145萬噸。由中冶南方設(shè)計院設(shè)計，于2010年12月27日開爐，至今已連續(xù)生產(chǎn)滿7年零2個月。

爐缸直徑10米，爐底最下部平砌3層（每層高400mm）的半石墨炭磚，共高1200mm；上部平砌2層（每層高400mm）的微孔炭磚,共高800mm；最上部砌2層陶瓷砌體(總高800mm)，爐缸內(nèi)側(cè)（熱面）砌陶瓷砌體，外側(cè)砌微孔炭磚；采用碳質(zhì)鐵口通道。鐵口標(biāo)高10000mm，陶瓷杯上沿標(biāo)高7851mm，下沿標(biāo)高7049mm。

2015年2月25日-4月1日進行了第1次中修，2015年3月20日-3月24日對風(fēng)口以上區(qū)域進行噴涂造襯。

截止2018年2月，共產(chǎn)生鐵1101.72萬噸，單位爐容產(chǎn)鐵量6121噸。

2  事故經(jīng)過

公司A高爐2018年從3月6日22點開始，三岔口下方對應(yīng)20.21號風(fēng)口的爐缸側(cè)壁［1］標(biāo)高 8653 碳磚溫度 ，由正常的300℃ 左右的水平開始升高，次日凌晨1；30分達800℃，2:30分到了1000℃ ，熱流負荷81421KJ/m 2 .h, 水溫差0.54℃， 4個半小時內(nèi)溫度升高了 650 ℃ ， 2:32  緊急拉風(fēng) 其后溫度繼續(xù)上漲至1600℃直至電偶燒壞涼爐42小時 堵6個風(fēng)口送風(fēng) 最高溫度降至831℃ 水溫差 0.35℃熱流負荷［2］ 50000KJ/m 2 .h。送風(fēng)條件與LF高爐基本相符，送風(fēng)后繼續(xù)下降，適度提高冶強，由事故臨界狀態(tài)轉(zhuǎn)為護爐生產(chǎn)狀態(tài)3#爐爐缸8.653米內(nèi)環(huán)第二點炭磚熱電偶溫度突然升高，3月7日2:50因爐缸側(cè)壁8.653處內(nèi)環(huán)A點及外環(huán)B點溫度瞬間升高至800；1500，在未及時排放凈渣鐵的狀況下果斷采取緊急休風(fēng)處置措施，，并且在休風(fēng)狀態(tài)下這兩點溫度持續(xù)上升，最終數(shù)據(jù)顯示為3260（熱電偶燒損）,架外噴水冷卻及時遏制事態(tài)惡化。

接到信息報送后公司即刻組織相關(guān)專家及從事多年課題研究的教授到現(xiàn)場，與本單位技術(shù)骨干人員組成事故調(diào)查小組，從各個方面分析本次事故的形成原因、處理措施和恢復(fù)方案。

形成原因：爐缸在爐役后期侵蝕嚴(yán)重，局部碳磚（21-23#風(fēng)口下方、上標(biāo)高8.653米至下標(biāo)高7.049米）侵蝕厚度僅余195mm。不同高爐爐內(nèi)渣鐵混吅物的導(dǎo)熱系數(shù)很難加以確定，高爐測溫點存在許多死角，碳磚殘存厚度只是一個大概的估計值 ，可以和其他數(shù)據(jù)一起對高爐是否迚入晚期迚行判斷，不建議作為即時的事故臨界值來使用。

計算公式：

依據(jù)標(biāo)高8.653米處裝熱電偶測得溫度T2 855,T1450及導(dǎo)熱系數(shù)12，以1150℃為假設(shè)，測算得出殘存碳磚厚度為195mm。

計算方法一：

  K*(T2-T1)/L1=K*(T3-T4)/L2

  12*(855-450)/50=12*(1150-855)/L2

  L2=36.4

  L=L1+L2+L3

   =L1+50+36.4

   =276.5 mm

  L1=390-200=190mm

計算方法二：

129#水管：q=41508kj/min.m2

41508=12*(1150-561)/L=0.17m

1.120#水溫差0.19 121#水溫差0.23依次推算為：0.14m;0.116m8.653米后裝入熱電偶插入350mm處熱電偶前厚度為116-140mm;

2.128#水溫差0.18 129#水溫差0.26依次推算為：0.14m;0.116m。170-240mm。通過兩種計算方式及計算結(jié)果得出結(jié)論：

高溫部位侵蝕嚴(yán)重到殘余碳磚厚度僅余170-340mm甚至推測部分鐵水已可能粘接冷卻壁內(nèi)表面。

爐缸側(cè)壁溫度升高趨勢見圖1。

3  恢復(fù)思路及進程

恢復(fù)方案一：采用高壓工業(yè)水單聯(lián)高溫部位臨近冷卻壁水管，提高冷卻強度并安裝監(jiān)控測溫的熱電偶和攝像頭，在確保安全的前提下進行試探性送風(fēng)，并做好放殘鐵準(zhǔn)備工作，成功降溫后試送風(fēng)恢復(fù)高爐護爐生產(chǎn)。

恢復(fù)方案二：抓緊放殘鐵準(zhǔn)備工作，安全穩(wěn)定放完殘鐵后從高溫部位切割爐殼進行探測燒損部位，用庫存碳磚進行封補工作，若冷卻壁破損一并進行更換。之后按爐缸凍結(jié)處理高爐事故。

恢復(fù)方案三：加強冷卻后進行降料面操作，之后放殘鐵進行大修搶修工作。

恢復(fù)思路明析后，即可安排維修人員對連接高壓工業(yè)水管道加急制作，看水工技術(shù)人員會診確定連接冷卻壁水管為128#.129#（避過130#溫度最高處）經(jīng)過3月7日休風(fēng)2:50休風(fēng)到冷卻壁水管制作單聯(lián)后與3月8日20:00開始送風(fēng)共計42小時10分鐘，開始恢復(fù)爐況。

送風(fēng)前統(tǒng)一思想，積極部署安全穩(wěn)定為前提的朝最壞處想，朝最好處做的恢復(fù)搶修工作，恰好從溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示出單聯(lián)水管的溫度已明顯開始有下降趨勢，為送風(fēng)操作提供一線契機。

工業(yè)水冷卻數(shù)據(jù)趨勢見圖2：

3月8日20:003#高爐堵3.7.10.11.12.16.20.21.22.23.24.25（共計26個風(fēng)口堵12個風(fēng)口）開始送風(fēng)恢復(fù)爐況。

恢復(fù)爐工作詳細分工如下：

（1）安排專人密切關(guān)注爐缸一、二段各點爐殼溫度和水溫差變化，高度關(guān)注單聯(lián)冷卻壁水管溫度變化，一有險兆，即可廢除恢復(fù)方案一。

（2）爐外積極做好安全警戒，爐底鋪設(shè)消防砂，醫(yī)療、消防及救護聯(lián)隊分駐設(shè)置點原地待命。

（3）啟動最高事故預(yù)防預(yù)案應(yīng)急指揮方案。

4  存在問題分析探討

高爐歷史上的高溫記錄，此次事故臨界狀態(tài) 5年前的病根位置也是在爐缸陶瓷杯上表面的8.653米標(biāo)高的側(cè)壁差處，其區(qū)域不后來溫度突然升高的趨于基本重合。該位置原有的灌漿孔被改成了新裝熱電偶的插入孔。

對應(yīng)三岔口正下方的21號風(fēng)口：二段6號冷卻壁水溫差 從3月2日開始上漲；對應(yīng)爐殼溫度從3月6日13點開始上漲；對應(yīng)碳磚溫度從 3月6日22點開始 4.5小時急劇上漲 650℃。

4.1  護爐階段的基本要求

（1）堵風(fēng)口 適度降低冶煉強度，保證出現(xiàn)爐缸非工作區(qū)域；

（2）保證一定的鈦負荷，做好鈦平衡，保證鈦能夠沉積，釩鈦礦的雙重性；

（3）避免爐缸碳磚溫度周期性波動，保護既得成果。

4.2  標(biāo)高8.653米處溫度異常表現(xiàn)為：外環(huán)溫度較內(nèi)環(huán)溫度上升更快更劇烈？

本次事故首先表現(xiàn)為外環(huán)溫度預(yù)3月6日白班14點左右已發(fā)生異常上升趨勢，說明爐殼串煤氣導(dǎo)致其根部碳磚侵蝕溶洞經(jīng)高溫高壓煤氣沖刷后局部破損，之后鐵水進入溶洞繼續(xù)發(fā)生惡性滲碳、侵蝕加劇促使內(nèi)環(huán)溫度升高，即將打通爐缸此處燒穿通道。

采用工業(yè)水冷卻在冷卻面積一定的情況下能否比軟水密閉循環(huán)更好？

4.3  通過本次試驗實踐性觀察數(shù)據(jù)分析結(jié)果為：高壓工業(yè)水9 kg/cm2較風(fēng)口小套水壓1.9高7.1 kg/cm2，高流速是帶走熱量強制冷卻的救命稻草。

冷卻水流速（溫差）和熱流強度在特定事故狀態(tài)下哪個效果更好？

4.4  按實際入爐風(fēng)量測算實際最高風(fēng)速通風(fēng)口原則應(yīng)密切注意液泛現(xiàn)象和風(fēng)口熔融物跌落現(xiàn)象，對爐缸工況的實際影響？

高鈦護爐時規(guī)定鐵水中鈦不低于0.15%，同時結(jié)合鐵水溫度含硅為線性關(guān)系，本次爐況因的面積堵風(fēng)口且嚴(yán)重偏料和深料線作業(yè)導(dǎo)致爐缸不活，難免會出現(xiàn)高鈦渣滲透能力差而時有涌在風(fēng)口底沿的現(xiàn)象，加強爐前放鐵管理。及時排放渣鐵尤為重要。風(fēng)口掉大塊說明有生降是因為煤氣利用極差（堵風(fēng)口偏料是主要原因）

4.5  非計劃休風(fēng)提爐溫措施到底要不要加凈焦？

本次恢復(fù)爐況第一次時間為3月8日20:00-9日13:40，未加凈焦，修復(fù)風(fēng)前后爐溫很低，鐵水硅為0.1%。更換15#、18#風(fēng)口小套后加凈焦共計8個（多少噸），且風(fēng)溫持續(xù)1100℃，至凈焦即將下達爐缸時才降低至1000℃，隸屬加凈焦使用高風(fēng)溫恢復(fù)爐況最長時間。最終凈焦下達爐缸起作用后真實爐溫1430℃，鐵水硅1.41%。

無計劃休風(fēng)超過8小時，必須用經(jīng)驗1個凈焦/4小時來補充熱量和恢復(fù)高爐的基本透氣性；配加高鈦礦護爐經(jīng)驗配比和實際操作中渣鐵流動性辯證關(guān)系應(yīng)該考慮渣鐵排放問題靈活掌握。

5  后續(xù)完善措施

（1）新建高爐力求完善中部調(diào)劑手段而應(yīng)加各段位冷卻壁的進出水閥門，增加工業(yè)水應(yīng)急單聯(lián)回路。

（2）上部調(diào)劑應(yīng)增補雷達探尺等。

6  參考文獻

[1] 竇力威. 對爐缸安全幾個相關(guān)問題的探討煉鐵,2018,4，27，1. 

[2] 張權(quán). 武鋼4#高爐爐底爐缸安全熱流強度的計算 煉鐵2018，2,1 .