摘 要：對(duì)石鋼2號(hào)高爐（1080m3）爐缸局部熱流強(qiáng)度升高進(jìn)行了研究與分析，并通過(guò)采取爐皮灌漿、加裝爐襯監(jiān)測(cè)電偶、調(diào)整風(fēng)口布局、改高壓水加強(qiáng)冷卻、局部堵風(fēng)口、降低冶強(qiáng)等一系列有效的控制措施，使?fàn)t缸熱流強(qiáng)度降到安全范圍內(nèi)，保證了高爐生產(chǎn)中爐缸的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：高爐； 爐缸侵蝕；控制措施；

1前言

石鋼2號(hào)高爐（1080m3）于2011年5月6日建成投產(chǎn)，是石鋼首座1000立方米級(jí)別高爐，到2016年12月31日，運(yùn)行5年半，單位爐容產(chǎn)鐵量5432.431t/m3。2號(hào)高爐爐缸爐底采用陶瓷杯+碳磚整體式陶瓷爐缸內(nèi)襯（如圖1），陶瓷杯杯底采用單層高度800mm剛玉磚，底部采用4層大炭磚+小炭磚（高度400mm）砌筑。爐缸直徑7900mm,爐缸高度3800mm,死鐵層厚度1600mm，爐缸和死鐵層跨越了第二段和第三段冷卻壁（每層冷卻壁高度2.08m），設(shè)有東西兩個(gè)鐵口，在第二段和第三段冷卻壁中間，分別由4塊冷卻壁組成。爐缸共有兩段冷卻壁組成，爐缸一層36塊，爐缸二層34塊，高度2.08m。近兩年以來(lái)爐缸部分監(jiān)測(cè)電偶溫度上行幅度較大，部分爐皮溫度和爐缸熱流強(qiáng)度升高，部分區(qū)域達(dá)到25000—30000 kcal／m2?h。爐缸象腳區(qū)局部侵蝕嚴(yán)重，經(jīng)及時(shí)采取爐皮灌漿、加裝爐襯監(jiān)測(cè)電偶、調(diào)整風(fēng)口布局、改高壓水加強(qiáng)冷卻、局部堵風(fēng)口、降低冶強(qiáng)等措施，爐缸熱流強(qiáng)度下降到10000—15000 kcal／m2?h左右，爐皮溫度降到50℃以下，爐缸侵蝕得以控制，保證了爐缸的安全運(yùn)行。

2  2號(hào)高爐爐缸監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

2.1 爐缸一層冷卻壁電偶：

爐缸一層冷卻壁電偶(如圖1）水平標(biāo)高7.795m，插入冷卻壁背面100mm(冷卻壁總厚度150mm),距離鐵口中心（8.7米）以下0.905米，距離爐底陶瓷杯面（7.1米）往上0.695米；安裝10支電偶，分別安裝在5°（1#冷卻壁)、45°（5#冷卻壁）、85°（9#冷卻壁）、95°（10#冷卻壁）、145°（15#冷卻壁)、185°（19#冷卻壁）、225°（23#冷卻壁)、265°（東鐵口下方27#冷卻壁)、275°（東鐵口下方28#冷卻壁)、315°（32#冷卻壁)。

2.2 爐缸二層爐襯電偶：

爐缸二層爐襯電偶水平標(biāo)高7.59m，插入炭磚深度230mm(炭磚長(zhǎng)度915mm)，插入測(cè)點(diǎn)距離爐缸中心點(diǎn)4700mm；插入深度（從爐殼外沿算起）556mm。插入點(diǎn)距離鐵口中心（8.7米）以下1110mm，距離爐底陶瓷杯面往上490mm；安裝6支電偶，分別安裝在：10°（1#、2#冷卻壁之間)、70°（7#、8#冷卻壁之間）、130°（13#、14#冷卻壁之間)、190°（19#、20#冷卻壁之間)、250°（25#、26#冷卻壁之間)、300°（30#、31#冷卻壁之間)。 

2.3 電偶溫度變化趨勢(shì)：

2.3.1爐缸一層冷卻壁溫度變化

爐缸一層冷卻壁（第二段）45°方向（第5塊冷卻壁上）自2015年9月份開(kāi)始升高（之前在60—80℃），到2015年10月16日最高上升到213℃，到2016年9月17日最高上升到244℃。其他方向溫度基本上穩(wěn)定在100℃以下。

2.3.2  爐缸二層爐襯溫度變化

爐缸二層爐襯10°方向溫度：之前在130-180℃之間，自2013年10月25日開(kāi)始升高，到2014年5月2日最高上升到384℃，2014年11月日8下行至210℃左右波動(dòng)，到2016年9月30日再次開(kāi)始上行至300℃左右波動(dòng)

2.4 爐缸冷卻壁熱流強(qiáng)度監(jiān)測(cè)：

從爐缸一層冷卻壁熱流強(qiáng)度分析來(lái)看，爐缸一層一區(qū)15#（4#冷卻壁）和二區(qū)33#（18#冷卻壁）冷卻壁水管熱流強(qiáng)度較高達(dá)到26000—31000kcal/㎡.h。

2.5 爐皮溫度監(jiān)控

通過(guò)爐皮測(cè)溫分析，爐皮溫度高點(diǎn)在爐缸一層一區(qū)第4、5、6#冷卻壁，爐皮溫度超過(guò)60℃，最高在第4、5塊冷卻壁下半部，爐皮溫度最高到了83.8℃。其他部位爐皮溫度（除鐵口部位，鐵口部位受出鐵因素比較大），基本上在50℃以下，整體在40℃左右。

2.6爐缸冷卻壁后加爐襯電偶：

2017年2月15日針對(duì)當(dāng)前爐缸一層4#、5#熱流強(qiáng)度、爐皮溫度高，以及當(dāng)初爐襯監(jiān)控電偶較少的問(wèn)題，利用檢修在爐缸一層冷卻壁縫隙之間的下半部高溫區(qū)打孔安裝監(jiān)測(cè)電偶，以增加電偶的監(jiān)測(cè)數(shù)量。

首先確定安裝位置：一區(qū)15#（4#冷卻壁）、18#（5#冷卻壁）熱流強(qiáng)度較高，確定在30°（3#—4#冷卻壁之間）、40°（4#—5#冷卻壁之間）、50°（5#—6#冷卻壁之間）精確劃出兩冷卻壁間隙的中心線；高度上，通過(guò)爐皮紅外測(cè)溫槍測(cè)量爐皮溫度的最高點(diǎn)的高度上，基本上確定最高溫度在象腳區(qū)（標(biāo)高7.2米左右）。

鉆孔：原則上邊鉆邊觀察孔內(nèi)情況并測(cè)量料層溫度。在鉆頭上安裝限位200mm、250mm、280mm、300mm,每次鉆孔時(shí)都要嚴(yán)格控制限位，并觀察鉆研情況，當(dāng)料層出現(xiàn)發(fā)紅、溫度達(dá)到500℃或是有火星飛濺時(shí)，立即停鉆。其中40°（4#—5#冷卻壁之間）方向，在打眼過(guò)程中，鉆眼深度到280mm時(shí)，發(fā)現(xiàn)里面出現(xiàn)鮮紅，用紅外測(cè)溫槍測(cè)里面料層溫度達(dá)到546℃，后用高鋁澆注料進(jìn)行封堵。30°（3#—4#冷卻壁之間）方向鉆至250mm，50°（5#—6#冷卻壁之間）鉆至300mm，沒(méi)有發(fā)紅。

安裝電偶：爐皮外安裝異性電偶套管，保證能安裝號(hào)電偶后進(jìn)行孔內(nèi)灌漿。

從鉆電偶孔情況來(lái)看，爐缸一層40°方向（4#—5#冷卻壁之間）鉆眼深度到280mm時(shí)，發(fā)現(xiàn)里面出現(xiàn)鮮紅，面料層溫度達(dá)到546℃，表明此處爐缸侵蝕較嚴(yán)重。通過(guò)增加重點(diǎn)區(qū)域爐襯電偶的監(jiān)控，更能準(zhǔn)確的判斷該處的爐缸侵蝕情況。

通過(guò)熱流強(qiáng)度、爐皮溫度、電偶溫度、鉆孔等監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分析，爐缸一層一區(qū)4#、5#冷卻壁方向，下半部象腳區(qū)侵蝕比較嚴(yán)重。

3  處置

3.1抓好操作和管理，保持高爐穩(wěn)定順行

生產(chǎn)實(shí)踐表明，長(zhǎng)期穩(wěn)定順行的爐況，不但是高爐高產(chǎn)、低耗的先決條件，也是高爐長(zhǎng)壽的必要條件，各種爐況失常，在發(fā)生發(fā)展和治理過(guò)程中，不可避免的要帶來(lái)爐缸、爐底熱負(fù)荷的大幅度波動(dòng)。有些處理措施對(duì)爐底、爐缸還有直接的破壞作用，如加洗爐劑洗爐。因此要維護(hù)好爐缸爐底必須搞好高爐穩(wěn)定順行，減少爐況波動(dòng)。

為了保證高爐穩(wěn)定順行，主要通過(guò)：①、抓原燃料管理，改善原燃料質(zhì)量，減少粉末入爐。已經(jīng)與公司協(xié)調(diào)改善原燃料質(zhì)量，尤其是改善焦炭質(zhì)量,同時(shí)減少爐缸死焦堆，增加其透液性，減輕爐缸的環(huán)流沖刷侵蝕。另外通過(guò)加強(qiáng)檢查和過(guò)篩，基本克服了原燃料變差帶來(lái)的不利因素。②、控制好操作爐型是保證高爐穩(wěn)定順行的保證。2號(hào)高爐根據(jù)爐身溫度、爐喉十字測(cè)溫等變化情況及時(shí)進(jìn)行上下部調(diào)劑，使高爐高溫區(qū)域控制在5、6段，并保持穩(wěn)定。同時(shí)根據(jù)爐身各層的爐體溫度變化，隨時(shí)掌控爐身噴涂料的脫落情況，及時(shí)組織爐身一直六層的局部噴涂造襯來(lái)規(guī)整爐型。③、穩(wěn)定中心、兼顧邊緣，控制合理的兩股煤氣流分布，使兩股氣流保持一定的平衡，保證高爐的穩(wěn)定順行，2號(hào)爐十字測(cè)溫中心溫度穩(wěn)定控制在500～600℃，邊緣溫度控制在65～90℃。此外還通過(guò)加強(qiáng)工長(zhǎng)的精細(xì)化操作，做到早調(diào)微調(diào)，保證高爐的穩(wěn)定順行，減少爐況波動(dòng)。

3.2監(jiān)控措施

3.2.1安裝熱流強(qiáng)度和爐皮測(cè)溫在線監(jiān)控系統(tǒng)

經(jīng)常檢測(cè)對(duì)爐缸爐底維護(hù)是很必要的，只有經(jīng)常檢測(cè)，才能及時(shí)了解爐缸侵蝕狀況，采取有效的措施，因此安裝了爐缸熱流強(qiáng)度在線監(jiān)測(cè)，流量計(jì)采用原來(lái)的流量計(jì)，水溫計(jì)重新安裝（之前溫度計(jì)測(cè)量數(shù)值不準(zhǔn)確），安裝原則上采取流量計(jì)和水溫計(jì)在一根水管上，以保證數(shù)值的準(zhǔn)確性。目前爐缸一、二、三段冷卻壁共安裝進(jìn)、出水測(cè)溫電偶112支。

同時(shí)安裝了爐殼溫度在線監(jiān)測(cè)測(cè)溫點(diǎn)10個(gè)，安裝位置在標(biāo)高7.1～7.5米的象腳侵蝕區(qū)，尤其在西南一區(qū)熱流強(qiáng)度偏高，爐皮溫度最高的5#冷卻壁上（一區(qū)18#冷卻壁水管）安裝爐殼溫度時(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。

3.2.2加裝爐襯電偶

2017年2月15日針對(duì)當(dāng)前爐缸一層4#、5#熱流強(qiáng)度、爐皮溫度高的問(wèn)題，利用檢修在爐缸一層冷卻壁縫隙之間的下半部高溫區(qū)打孔安裝監(jiān)測(cè)電偶，以增加電偶的監(jiān)測(cè)數(shù)量。

3.2.3加大爐缸監(jiān)測(cè)力度

要求每班工長(zhǎng)隨時(shí)關(guān)注爐缸熱流強(qiáng)度在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；爐缸熱流強(qiáng)度處于高位期間，每天白班工長(zhǎng)要對(duì)爐缸一層、二層爐皮溫度整體測(cè)量一遍，中、夜班工長(zhǎng)也要對(duì)爐缸一層、二層熱流強(qiáng)度偏高部位的爐皮進(jìn)行測(cè)溫一遍，做好記錄；每班工長(zhǎng)要督促水工關(guān)注爐缸熱流強(qiáng)度、水溫差、溫度的變化情況，尤其是熱流強(qiáng)度異常升高時(shí)，鐵前、鐵中、鐵后重點(diǎn)監(jiān)測(cè)；每班工長(zhǎng)對(duì)爐缸部位的檢查不少于兩次，做好記錄，對(duì)爐缸部位的檢查包括：爐皮是否有燒紅、冷卻水管是否有冒蒸氣、熱流強(qiáng)度和爐襯溫度是否異常、爐皮是否冒火等等。

3.3 爐缸爐皮灌漿

爐缸炭磚和灌漿料、搗打料發(fā)生收縮和形變，導(dǎo)致炭磚間縫隙變大，爐缸搗打料與炭磚、冷卻壁與搗打料之間產(chǎn)生間隙，冷卻壁和爐殼之間產(chǎn)生縫隙，造成了串煤氣，同時(shí)也降低了炭磚層的導(dǎo)熱性能。針對(duì)上述情況分析：一方面，局部爐缸的陶瓷杯磚襯受侵蝕較為嚴(yán)重，局部已經(jīng)侵蝕殆盡，導(dǎo)致側(cè)壁炭磚內(nèi)側(cè)也受到侵蝕變薄。鐵水與測(cè)溫點(diǎn)的間距變短。另一方面，由于爐缸結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)過(guò)程中承受熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力的作用，發(fā)生一定的形變，而且爐缸搗打材料本身受熱也從而使得冷卻壁的冷卻效果變差，導(dǎo)致該區(qū)域的熱量不能充分導(dǎo)出，加劇炭磚層的侵蝕。另外，部分冷卻壁螺栓處有煤氣泄露，爐缸區(qū)域爐殼和冷卻壁與搗炭磚搗打料之間必然產(chǎn)生縫隙，有可能出現(xiàn)貫通性的竄氣通道。

2017年1月份利用檢修對(duì)爐缸二段冷卻壁一區(qū)4#、5#、6#冷卻壁區(qū)域，開(kāi)孔7個(gè)，二區(qū)16、17、18#冷卻壁區(qū)域開(kāi)孔5個(gè)，西鐵口區(qū)域開(kāi)孔2個(gè)，對(duì)冷面進(jìn)行灌漿，壓漿孔位置開(kāi)孔的尺寸為Φ50mm，將空割開(kāi)以后，再安排工人用電錘清理孔洞，電錘鉆頭的直徑為12～16mm，鉆入深度控制在220～240mm之間。灌漿料材質(zhì)為碳質(zhì)灌漿料，灌漿量約為300kg。

2017年3月份對(duì)整個(gè)爐缸進(jìn)行灌漿，開(kāi)孔位置在爐缸二層。整圈總開(kāi)孔36個(gè)點(diǎn)，灌漿量為1100kg。

3.4 調(diào)整風(fēng)口布局、堵風(fēng)口操作

 2017年1月20日縮小熱流強(qiáng)度高部位的風(fēng)口4#（500×120→500×110），同時(shí)為保持總面積不變，擴(kuò)12#風(fēng)口小套（500×110→500×120），原則上縮小一區(qū)熱流強(qiáng)度偏高的冷卻壁上部風(fēng)口，保持原風(fēng)口面積不變，通過(guò)調(diào)整減輕回旋區(qū)對(duì)爐缸的沖刷。

 2017年2月15日在加裝監(jiān)測(cè)電偶鉆孔時(shí)，40°方向（4#、5#冷卻壁之間）鉆眼深度到280mm時(shí)，發(fā)現(xiàn)里面出現(xiàn)鮮紅，用紅外測(cè)溫槍測(cè)里面料層溫度達(dá)到546℃，為安全起見(jiàn)，直接采取堵熱流強(qiáng)度偏高部位的4#風(fēng)口操作，風(fēng)口面積由0.2009m2減小到0.1914m2。

3.5 改高壓水加大冷卻強(qiáng)度

2017年2月15日、3月2日利用檢修機(jī)會(huì)，將熱流強(qiáng)度高的部位，尤其是爐缸一層（二段冷卻壁）一區(qū)4#、5#冷卻壁的15#、16#、17#、18#四根冷卻壁水管改為高壓水串聯(lián)冷卻，水壓由原來(lái)軟水的0.6MPa提到了1.53MPa，水量由23m3/h提高到了47.4m3/h，大大增加了冷卻強(qiáng)度。

3.6優(yōu)化高爐操作制度

產(chǎn)量和高爐的順行狀態(tài)是影響水溫差升高最重要的兩個(gè)因素。因此，對(duì)待爐缸安全問(wèn)題，要樹(shù)立高爐長(zhǎng)期順?lè)€(wěn)才是效益最大化的意識(shí)。

適當(dāng)降低高爐冶煉強(qiáng)度。自2017年2月15日，發(fā)現(xiàn)在鉆孔到280mm時(shí)里面料層鮮紅后，高爐通過(guò)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速、降低氧量來(lái)降低產(chǎn)量的方法，穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速203～208m/s，富氧量由原來(lái)的7000m3／h控制到了3000～3500m3／h，產(chǎn)量由3250～3300t/d降到了2900～2950t/d。其優(yōu)點(diǎn)是可以保持風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能基本不變，有利于爐缸活躍和保證中心煤氣流的穩(wěn)定，減少鐵水環(huán)流對(duì)爐缸的侵蝕。

適當(dāng)提高生鐵含硅，降低生鐵含硫。[Si]和[S]含量的高低，一方面直接影響鐵水的流動(dòng)性，流動(dòng)性太好，則對(duì)爐缸的侵蝕加劇，流動(dòng)性太差則影響高爐的生產(chǎn)，造成爐況的波動(dòng)，從而反過(guò)來(lái)?yè)p壞爐底爐缸。根據(jù)高爐的運(yùn)行情況，以及滿足品種鋼冶煉的需求，適當(dāng)提高[Si]0．35%～0.55％左右，[Si]在0.4% ～ 0.5%為宜，降低[S]0.015%～0.025％，鐵水熱量保持在1490～1510℃，堿度控制以滿足生鐵含硫和渣鐵熱量的需求為原則，參考R2=1.25～1.30，隨著爐溫的提高，適當(dāng)降低鎂鋁比至0.60～0.62。并根據(jù)高爐順行程度和爐底爐缸侵蝕狀態(tài)隨時(shí)調(diào)整。

加強(qiáng)爐前出鐵組織。努力出凈渣鐵，盡量減少鐵水在爐內(nèi)的停留時(shí)間，這無(wú)疑對(duì)爐缸的維護(hù)是有利的。加強(qiáng)鐵口的維護(hù)，禁止大噴鐵口，統(tǒng)一四班的操作，確保四班出鐵的均勻，保證出凈渣鐵。

4. 效果

（1）自采取措施后，爐缸一層整體熱流強(qiáng)度尤其堵風(fēng)口部位的熱流強(qiáng)度和爐皮溫度下降明顯。

由熱流強(qiáng)度趨勢(shì)圖，可以看出，通過(guò)采取一系列措施后，爐缸一層整體熱流強(qiáng)度下降趨勢(shì)，尤其是一區(qū)（堵4#風(fēng)口部位）的熱流強(qiáng)度下降幅度較大，一區(qū)15#由25000～30000kcal/m2h降至10000～11000 kcal/m2.h.  一區(qū)18#由20000kcal/m2.h左右降至11000 kcal/m2.h左右。 

一區(qū)爐皮溫度尤其是4#、5#冷卻壁爐皮溫度由60～70℃下降到了40℃左右。其他各區(qū)基本上也在40℃左右。

（2）自采取措施后，加裝的爐襯電偶溫度也明顯降低。

爐缸一層一區(qū)新增三支電偶溫度呈下降趨勢(shì)： 30°方向由最高81℃下降至62℃； 40°方向由最高73℃下降到了48℃；  50°方向由最高127℃下降到了88℃。 通過(guò)采取一些列措施后，效果比較明顯，熱流強(qiáng)度明顯下降，整體爐缸狀態(tài)受控。

5 結(jié)論

（1）加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，增加爐缸溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)。爐缸溫度檢測(cè)是確保爐缸安全的重要手段。由于當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)，爐缸原有的監(jiān)測(cè)熱電偶較少，應(yīng)在重點(diǎn)部位通過(guò)爐殼鉆孔，增加熱電偶檢測(cè)點(diǎn)，對(duì)炭磚、碳搗料進(jìn)行有效監(jiān)控。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有局部溫度、熱流強(qiáng)度升高時(shí)，必須采取有效措施，及時(shí)控制，不可大意致使升高部位蔓延，侵蝕加劇。

（2）降低高爐冶煉強(qiáng)度和堵風(fēng)口操作是處理爐缸熱流強(qiáng)度升高最有效，也是最直接的手段。

（3）目前2號(hào)高爐已進(jìn)入后期階段，雖采取一些措施，抑制了爐缸溫度和冷卻壁熱流強(qiáng)度的升高，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，爐缸侵蝕對(duì)安全生產(chǎn)帶來(lái)的后果及對(duì)指標(biāo)強(qiáng)化等影響卻無(wú)法彌補(bǔ)。合理的操作制度，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)與長(zhǎng)壽的最佳平衡點(diǎn)，嚴(yán)格的監(jiān)控管理，穩(wěn)定的原燃料水平都是影響高爐長(zhǎng)壽至關(guān)重要原因。

參考文獻(xiàn)：

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