摘  要  湘鋼4號(hào)高爐大修開爐后，長期保持順行，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)持續(xù)改善。2014年下半年開始，鐵口下方熱電偶溫度不斷升高，超出高爐爐缸預(yù)警溫度，經(jīng)分析認(rèn)為爐缸出現(xiàn)不同程度的侵蝕。經(jīng)過長期的護(hù)爐實(shí)踐，不斷摸索優(yōu)化護(hù)爐措施，爐缸側(cè)壁溫度降至安全值以下，高爐經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)不斷改善。

關(guān)鍵詞  爐缸溫度  侵蝕  護(hù)爐措施

1  前言

湘鋼4號(hào)高爐有效容積1800m3，共設(shè)26個(gè)風(fēng)口，分布在高爐第五段冷卻壁。其中1#、26#風(fēng)口下方為南鐵口，13#、14#風(fēng)口下方為北鐵口，鐵口中心線標(biāo)高9.5m[2]。2012年11月10日停爐大修，對(duì)爐缸碳磚及風(fēng)口組合磚重新砌筑，對(duì)料罐襯板、爐頂煤氣導(dǎo)出管、爐喉鋼磚及損壞的冷卻壁進(jìn)行更換，熱風(fēng)爐部分格子磚及爐體高溫部分更換。第二代爐齡于2013年2月1日點(diǎn)火送風(fēng)，開爐時(shí)采用非中心加焦布料模式[1]。 

2  爐缸側(cè)壁溫度異常情況及原因分析

2.1  爐缸側(cè)壁溫度異常情況

4號(hào)高爐爐缸采用國產(chǎn)大塊碳磚+陶瓷杯結(jié)構(gòu)，爐缸側(cè)壁熱電偶內(nèi)層插入碳磚深度460mm，外層插入碳磚深度210mm。開爐后生產(chǎn)不到2年時(shí)間，爐缸側(cè)壁溫度就開始出現(xiàn)異常，其中25#風(fēng)口下方標(biāo)高8.397m內(nèi)層熱電偶溫度在2014年12月超過700℃報(bào)警值，之后其它部位有3個(gè)點(diǎn)溫度超過報(bào)警值，主要集中在南、北鐵口下方1~1.5m范圍（標(biāo)高8.397m和7.895m）。4號(hào)高爐爐缸側(cè)壁溫度異常情況及預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)見表1、表2。

在排除串氣可能后，根據(jù)溫度計(jì)算，得到4號(hào)高爐爐缸鐵口下方溫度高點(diǎn)碳磚殘厚推移圖如圖1、圖2所示。可見，北鐵口碳磚在2014年9月開始發(fā)生侵蝕，2015年7月碳磚殘厚最低到663mm。南鐵口碳磚在2014年10月開始發(fā)生侵蝕，2015年10月碳磚殘厚最低到651mm。

2.2  碳磚侵蝕原因分析

從4號(hào)高爐設(shè)計(jì)、選材、施工到生產(chǎn)維護(hù)綜合分析，導(dǎo)致4號(hào)高爐爐缸異常侵蝕的主要原因如下：

（1）爐缸冷卻壁與碳磚間存在氣隙。2013年開爐后，冷卻壁水溫差監(jiān)控系統(tǒng)便顯示鐵口區(qū)域水溫差偏高，經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)存在嚴(yán)重串煤氣現(xiàn)象，歷次檢修期間均采取灌漿處理，但效果不佳。爐缸冷卻壁與碳磚間大量氣隙的存在，導(dǎo)致導(dǎo)熱性嚴(yán)重不足，碳磚熱面熱量不能及時(shí)通過冷卻水帶走，難以形成正常厚度的凝鐵層，陶瓷杯破壞后鐵水很容易接觸到碳磚，鐵水溶蝕及滲透加速了碳磚侵蝕。在三個(gè)高溫點(diǎn)溫度上升至警戒值時(shí)，相應(yīng)部位冷卻壁水溫差及熱流強(qiáng)度只小幅上升，印證了此判斷。因此，爐缸施工質(zhì)量差，導(dǎo)致爐缸冷卻壁與碳磚間產(chǎn)生氣隙是引起4號(hào)高爐開爐僅兩年就出現(xiàn)側(cè)壁溫度異常升高的根本原因[2]。

（2）原燃料質(zhì)量影響。焦炭質(zhì)量好壞直接決定爐缸透氣透液性，尤其在死鐵層氣流影響弱，鐵水流動(dòng)對(duì)爐缸側(cè)壁溫度影響有巨大作用。爐缸透液性差，爐缸渣鐵液從中心向鐵口區(qū)域流動(dòng)能力大大降低，在冶煉強(qiáng)度不變的情況下，必然導(dǎo)致更多鐵水通過爐缸圓周環(huán)流流向鐵口，形成象腳侵蝕。4號(hào)高爐長期使用外購焦，而外購焦的質(zhì)量較差，主要表現(xiàn)為水分高、灰份高、冷強(qiáng)度低，是加劇爐缸鐵水環(huán)流和侵蝕的重要原因。

（3）鐵口維護(hù)工作不到位。4號(hào)高爐二代爐役開爐初期鐵口基本穩(wěn)定在3米左右，由于爐缸施工質(zhì)量存在問題，鐵口區(qū)域串煤氣嚴(yán)重，導(dǎo)致鐵口維護(hù)難度很大。2014年鐵口狀況最差，鐵口經(jīng)常出現(xiàn)滲漏和泥包斷裂現(xiàn)象，深度長期在2.5m運(yùn)行。鐵口深度偏淺和工作不穩(wěn)定，加劇了爐缸鐵口區(qū)域碳磚的侵蝕速度。

3  爐缸長壽護(hù)爐措施

3.1  提高冷卻強(qiáng)度

將冷卻壁水量由設(shè)計(jì)4050m3/h增加至4700m3/h，爐缸冷卻壁水速由1.8m/s提高到2.5m/s，同時(shí)將冷卻壁進(jìn)水溫度由41℃降至37℃，以提高爐缸冷卻強(qiáng)度，增加凝鐵層厚度保護(hù)碳磚。

3.2  改善鐵口工作狀況

由于高溫點(diǎn)基本集中在鐵口區(qū)域，形成穩(wěn)定泥包保護(hù)碳磚是治理關(guān)鍵。一方面采購高質(zhì)量炮泥，另一方面內(nèi)部規(guī)范爐前操作，制定異常鐵口處理措施，杜絕漏鐵口出鐵、堵口跑泥、壓力高打泥不進(jìn)等異?，F(xiàn)象。2015年7月開始4號(hào)高爐鐵口深度從2.4m逐漸上漲至2.6~2.8m，鐵口工作狀況逐步好轉(zhuǎn)。2016年起進(jìn)一步提高鐵口深度到2.8~3.1m，效果較好。

3.3  采取鈦礦護(hù)爐

由于爐缸碳磚侵蝕是不可逆的，4號(hào)高爐發(fā)生爐缸側(cè)壁溫度異常后便采取了鈦礦護(hù)爐措施。含鈦爐料從球團(tuán)加入，球團(tuán)鈦含量控制在2.5%左右。高爐根據(jù)側(cè)壁溫度狀況，控制入爐鈦負(fù)荷在7-10kg/t，鐵中鈦在0.15-0.2%，效果較明顯。4號(hào)高爐爐缸高溫點(diǎn)溫度和鈦負(fù)荷變化趨勢如圖3所示。

3.4  調(diào)整下部送風(fēng)制度

對(duì)送風(fēng)制度的調(diào)整，主要采取加長風(fēng)口、縮小風(fēng)口面積、直風(fēng)口改斜風(fēng)口的措施。根據(jù)爐缸溫度情況，利用休風(fēng)機(jī)會(huì)逐步將鐵口上方風(fēng)口由斜風(fēng)口改為直風(fēng)口，風(fēng)口長度由580mm全部加長到610mm，風(fēng)口面積由0.2850m2縮小至0.2796 m 2，以達(dá)到將風(fēng)口回旋區(qū)向爐缸中心延伸、遠(yuǎn)離爐缸側(cè)壁的目的，為TiC、TiN及其連接固熔體Ti(CN)沉積在爐缸側(cè)壁創(chuàng)造條件。

3.5  摸索合理的冶煉強(qiáng)度

冶煉強(qiáng)度過高和過低都會(huì)對(duì)爐缸造成一定影響，過多的鐵水產(chǎn)量不但引起鐵水環(huán)流加劇，而且會(huì)給爐缸帶入更高的熱量，從而引起爐缸側(cè)壁溫度升高[3]。鐵水產(chǎn)量過低則會(huì)降低死料柱的更新速度從而降低爐缸活躍程度?？刂茽t缸側(cè)壁溫度的同時(shí)還要兼顧爐缸的活躍程度，因此必須尋求一個(gè)合理的冶煉強(qiáng)度。通過對(duì)爐缸側(cè)壁溫度變化趨勢的摸索，4號(hào)高爐富氧從8000 m3/h逐步降至5000 m3/h，冶煉強(qiáng)度控制在1.2m3/t·d左右較為合理。

4  綜合護(hù)爐效果

經(jīng)過長期綜合護(hù)爐措施的實(shí)施，4號(hào)高爐爐缸側(cè)壁溫度得到有效控制，見圖4。通過優(yōu)化操作，主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)明顯改善，詳見表3。

根據(jù)4號(hào)高爐爐缸側(cè)壁溫度治理的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)得出要保證良好的護(hù)爐效果需要兩個(gè)必要條件：一是要有足夠的鈦加入量，特別是在爐缸側(cè)壁溫度局部過高或冶煉強(qiáng)度較高時(shí)，入爐鈦負(fù)荷應(yīng)維持在10kg/t左右，確保鐵中鈦0.15%以上。二是要有足夠的冷卻強(qiáng)度。通過加強(qiáng)冷卻，一方面盡量將熱量從冷卻水帶走，另一方面利于TiC、TiN及其連接固熔體Ti(CN)的沉積，強(qiáng)化鈦礦護(hù)爐作用。

5  結(jié)語

現(xiàn)代高爐壽命主要取決于爐缸壽命，爐缸壽命受設(shè)計(jì)、選材、施工、生產(chǎn)維護(hù)綜合影響，是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。4號(hào)高爐爐缸施工質(zhì)量問題，導(dǎo)致氣隙形成，生產(chǎn)過程中發(fā)生了異常侵蝕，對(duì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)影響較大。綜合護(hù)爐實(shí)踐表明，堅(jiān)持長期鈦礦護(hù)爐對(duì)控制爐缸側(cè)壁溫度效果明顯。同時(shí)，針對(duì)鐵口區(qū)域溫度高的情況，采取強(qiáng)化鐵口維護(hù)、優(yōu)化爐前操作等措施，對(duì)延緩鐵口區(qū)域碳磚侵蝕至關(guān)重要。

6  參考文獻(xiàn)

[1] 劉方利. 湘鋼4號(hào)高爐大修開爐達(dá)產(chǎn)實(shí)踐[J].金屬材料與冶金工程,2013,(5):21-23.

[2] 程勇,徐益軍,孫永清. 湘鋼4號(hào)高爐爐缸側(cè)壁溫度異常升高后的護(hù)爐實(shí)踐[J].煉鐵,2016,35(6):44-46.

[3] 張福明,程樹森. 現(xiàn)代高了長壽技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社,2012:31-71.