摘  要  中天鋼鐵9#高爐（1580m3）于2012年4月投產(chǎn)，已服役4年多時(shí)間，高爐利用系數(shù)在3.0噸/天.M3左右，由于冶煉強(qiáng)度運(yùn)行在較高水平，爐缸內(nèi)襯溫度呈不斷升高趨勢(shì)，本文通過(guò)采用爐缸一維侵蝕測(cè)算方法系統(tǒng)，計(jì)算爐缸內(nèi)襯殘余厚度，并根據(jù)爐缸側(cè)壁熱電偶溫度上升情況，對(duì)爐罐四層冷卻以下部位進(jìn)行維護(hù)灌漿，達(dá)到控制爐缸溫度持續(xù)上升的目的。

關(guān)鍵詞  有效比表面積   殘余厚度   灌漿

1  前言

中天鋼鐵9#爐設(shè)計(jì)爐容1580m3，2012年4月開(kāi)爐。爐底采用三成半石墨碳磚+一層微孔碳+一層超微孔碳磚+兩層剛玉陶瓷墊組合，爐缸環(huán)砌超微孔碳磚，內(nèi)壁砌筑剛玉陶瓷杯。爐缸爐底總共安裝107支熱電偶，其中標(biāo)高10.000m以下共安裝95支熱電偶。自2005年1月以來(lái)，爐缸三層?xùn)|鐵口下方▽9198mm溫度(三層冷卻壁下方)上升速度逐步加快，由原來(lái)月溫度540℃上升至812℃，平均每月上升20℃。通過(guò)做熱成像，爐皮溫度由原來(lái)30℃多，上升至現(xiàn)在的55℃左右。爐缸內(nèi)層溫度不斷上升，給高爐安全生產(chǎn)帶來(lái)極大隱患?，F(xiàn)根據(jù)現(xiàn)有（水溫差、熱電偶）等監(jiān)控手段，對(duì)爐缸的侵蝕狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2  爐缸侵蝕狀態(tài)的評(píng)價(jià)

2.1  爐缸冷卻水冷卻強(qiáng)度的問(wèn)題

高爐本體冷卻系統(tǒng)與炭磚相互依存，如果炭磚被大幅度的侵蝕，則冷板會(huì)與高溫煤氣甚至鐵水直接接觸，則任何冷卻材質(zhì)、冷卻形式、冷卻水量都不會(huì)有作用。若循環(huán)水量偏小，則炭磚熱量難以傳出爐外，熱量積聚在炭磚內(nèi)部，易造成環(huán)裂、滲碳等，爐缸亦不會(huì)長(zhǎng)壽。

中鋼9#高爐采用軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)，可承受熱流強(qiáng)度的大幅波動(dòng)，無(wú)結(jié)垢，無(wú)腐蝕，耗水量少，但是對(duì)局部冷卻制度進(jìn)行強(qiáng)化難以實(shí)現(xiàn)，加之冷卻裝備缺乏單支水冷管流量及單層冷板水溫差監(jiān)測(cè)手段，我們未能準(zhǔn)確計(jì)算每一塊冷板的冷卻強(qiáng)度（或熱流強(qiáng)度）。

中鋼9#高爐軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)，循環(huán)水量為3580m3/h。計(jì)算流速為2.348m/s，其雷諾指數(shù)通過(guò)計(jì)算為110000，其指標(biāo)可以滿足炭磚完整時(shí)期和非鐵口側(cè)的冷卻要求，但對(duì)于鐵口側(cè)，其下方鐵水環(huán)流加劇，受到鐵水的沖刷作用，侵蝕嚴(yán)重。為防止炭磚不被侵蝕，可以加大冷卻設(shè)備的冷卻強(qiáng)度在鐵口下方形成渣皮，防止炭磚前端渣皮不被熔化。

2.2  冷卻壁比表面積

中鋼采用軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)，冷卻水質(zhì)基本達(dá)到合格要求。爐缸爐底共四層冷卻壁188塊冷板，材質(zhì)為鑄鋼冷卻壁，水管規(guī)格規(guī)格￠65mm*6mm，冷卻水量3580m3/h,水管采用4進(jìn)4出或6進(jìn)6出（鐵口純銅冷卻壁），冷卻水管縱向布置，冷卻比表面積為1.12，完全符合冷卻要求。

2.3  爐缸工作的穩(wěn)定性

由于爐缸工作的不均勻性，會(huì)加劇爐缸的侵蝕。高爐爐芯溫度會(huì)爐缸溫度有重要的影響，爐芯溫度低，則死鐵層厚，環(huán)流加劇，爐缸溫度升高；爐芯溫度高，死鐵層薄，環(huán)流減弱，則爐缸溫度降低。如圖1所示。

9#高爐中心溫度波動(dòng)比較大，爐缸死料柱活性時(shí)好時(shí)壞，環(huán)流時(shí)強(qiáng)時(shí)弱，最終會(huì)使?fàn)t缸侵蝕愈來(lái)愈重。

2.4  爐缸侵蝕狀況的推斷

中鋼9#高爐由于熱電偶布置較少，我們根據(jù)傳統(tǒng)一維傳導(dǎo)理論，推斷計(jì)算爐缸爐底的溫度場(chǎng)、1150℃線以及860℃碳磚脆化線，并對(duì)熱流強(qiáng)度、剩余碳磚厚度、最高溫度等計(jì)算結(jié)果進(jìn)行預(yù)警，有效監(jiān)測(cè)高爐爐缸爐底的安全狀態(tài)。

根據(jù)全國(guó)中小型高爐護(hù)爐實(shí)踐，我們把熱流強(qiáng)度低于16.7MJ/M2*H時(shí)視為正常狀態(tài)，當(dāng)熱流強(qiáng)度大于29.2MJ/M2*H時(shí)，視為報(bào)警值，當(dāng)大于50MJ/M2*H時(shí)視為事故值，根據(jù)這個(gè)理論，我們將爐缸的熱流強(qiáng)度計(jì)算后得到雷達(dá)圖如圖2-圖5所示。

根據(jù)熱流強(qiáng)度計(jì)算，推斷出9198正東方向熱流強(qiáng)度已經(jīng)到達(dá)警戒值，其炭磚內(nèi)部積聚了大量的熱量，易造成環(huán)裂。對(duì)此，利用一維傳熱理論，對(duì)炭磚、陶瓷杯剩余厚度、875℃炭磚脆化線進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如圖6所示。從圖七可以看出，陶瓷杯剩余厚度為69mm左右，炭磚熱面溫度已經(jīng)達(dá)到856℃，距離炭磚脆化線875℃已經(jīng)很接近，在渣皮不斷脫落、形成的過(guò)程中，炭磚熱面溫度進(jìn)一步升高，陶瓷杯最終被侵蝕，1150℃等溫線慢慢向炭磚推移，侵蝕將進(jìn)一步加劇。

3  檢修灌漿維護(hù)

通過(guò)9#高爐幾次溫度異常進(jìn)行比較，可以斷定冷卻壁與炭磚之間、冷卻壁與爐殼之間氣隙過(guò)大，是高爐爐缸侵蝕的一個(gè)重要因素。為填充高爐爐缸內(nèi)部氣隙，減小爐缸熱量傳遞熱阻。例：5月10日依《9#高爐灌漿方案》，對(duì)爐缸三層、四層進(jìn)行灌漿，爐缸灌漿共消耗碳質(zhì)灌漿料1.7噸，管道及設(shè)備剩余0.6噸，撒落0.1噸，實(shí)際灌入1.0噸。本次高爐爐缸壓力嚴(yán)格控制在2.5MPa以下，達(dá)到規(guī)定壓力立即停止壓入，進(jìn)行保壓，壓力下降后再次壓入，如此進(jìn)行三次后則換孔壓漿。

通過(guò)本次檢修灌漿，在灌漿料進(jìn)入比較多的東南方向，東北方向溫度有小幅度下降，下降幅度在10℃左右。在爐缸正東方向溫度波動(dòng)很大，一方面有高爐操作有關(guān)，另一方面與灌入漿料較少有關(guān)，溫度仍處于較高水平。

4  結(jié)語(yǔ)

（1）9#高爐軟水密閉循環(huán)冷卻水流速2.348m/s，雷諾指數(shù)為110000，雖可保證陶瓷杯完好時(shí)或非鐵口區(qū)域的冷卻要求，對(duì)于鐵口側(cè)，隨著陶瓷杯的脫落，仍須加強(qiáng)冷卻強(qiáng)度。

（2）9#高爐中心溫度波動(dòng)比較大，爐缸死料柱活性時(shí)好時(shí)壞，環(huán)流時(shí)強(qiáng)時(shí)弱，最終會(huì)使?fàn)t缸侵蝕愈來(lái)愈重。

（3）根據(jù)熱流強(qiáng)度計(jì)算，推斷出9198正東方向熱流強(qiáng)度已經(jīng)到達(dá)警戒值，其炭磚內(nèi)部積聚了大量的熱量，易造成環(huán)裂。

（4）目前中鋼9#高爐爐缸側(cè)壁侵蝕嚴(yán)重，位置在鐵口下方區(qū)域，典型的“象腳型”侵蝕特點(diǎn)，其陶瓷杯厚度僅剩余69mm,炭磚熱面溫度已經(jīng)達(dá)到856℃，距離炭磚脆化線875℃已經(jīng)很十分接近。

（5）通過(guò)灌漿，在冷卻壁與炭磚冷面之間注入碳質(zhì)料，保證炭磚熱面熱量通過(guò)冷卻壁帶出，這一做法在中鋼9#高爐已取得初步成效。