摘  要：首秦2號高爐爐腹、爐腰、爐身下部安裝了高效、長壽的銅冷卻壁，在生產(chǎn)實踐中，通過裝料制度的調(diào)整以及冷卻制度的摸索，實現(xiàn)了銅冷卻壁渣皮的穩(wěn)定，充分發(fā)揮了銅冷卻壁高效、長壽的作用，保證高爐的穩(wěn)定順行。

關(guān)鍵詞：高爐；銅冷卻壁；煤氣流；渣皮穩(wěn)定

1前言

首秦2號高爐有效容積1780m3，26個風(fēng)口、2個鐵口，爐底采用炭磚加陶瓷杯的綜合水冷爐底，爐腹及以上區(qū)域采用磚壁合一的薄爐襯結(jié)構(gòu)形式，耐火磚內(nèi)襯采用冷鑲方式與冷卻壁砌成一體，爐腹、爐腰、爐身下部（6、7、8段）為銅冷卻壁。從2006年5月31日開爐，到2014年4月中修時觀察，爐腹、爐腰、爐身下部的銅冷卻壁沒有破損情況。

在一代爐役中，爐腹、爐腰、爐身下部的耐火材料是很容易被侵蝕的，這些部位絕大部分時間依靠冷卻設(shè)備維持工作。而銅冷卻壁因其高導(dǎo)熱性能，且不用鑄入水管，消除了氣隙熱阻，這樣不僅降低了冷卻壁本身的溫度，而且有利于形成保護冷卻壁的渣皮，只有渣皮穩(wěn)定才能發(fā)揮銅冷卻壁高效、長壽的作用[１]。要想使渣皮穩(wěn)定，必須保證穩(wěn)定的煤氣流分布和合適的渣皮厚度。

2實現(xiàn)渣皮穩(wěn)定的措施

2.1合理的裝料制度保證穩(wěn)定的煤氣流分布，確保渣皮穩(wěn)定。

首秦2號高爐2006年5月31日開爐，在爐役初期（2007年3月以前），利用焦炭質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)勢，不失時機的加重焦炭負荷，擴大礦批，相應(yīng)的把礦石角度逐漸增加到3-4個站位，不斷改善煤氣以取得更高的冶煉指標，在此階段 2號高爐焦炭負荷達到6.0的水平。

由于2號高爐的裝料制度是靠中心加焦疏導(dǎo)中心煤氣的，在焦炭質(zhì)量變差時，中心煤氣流易堵塞，導(dǎo)致初始煤氣流分布的邊緣煤氣流不穩(wěn)定，出現(xiàn)邊緣煤氣流局部過盛氣流，使渣皮脫落。

隨著薄壁爐襯侵蝕變薄，為了減少冷卻水對爐墻區(qū)域熱量穩(wěn)定的影響，應(yīng)始終保持中心煤氣通路，適當抑制邊緣，但邊緣不能壓得過死，保證煤氣流分布均勻，否則，在渣皮脫落、形成過程中易造成邊緣管道，影響銅冷卻壁的使用壽命。2011年焦炭質(zhì)量惡化，中心和邊緣煤氣流分布不穩(wěn)定，造成渣皮脫落，頻繁塌料。從中心加焦的裝料制度的特點出發(fā)，在10月份外購了中潤干熄焦，從10月20日開始配用中潤焦炭，并將其布在高爐的中心。其指標如下表1：

由表1可見中潤焦炭灰分、硫分較高，粒度不大，冷強度還可以，非常好的就是干熄焦的水分低，經(jīng)過槽下篩分，能夠篩除絕大部分粉末，減少入爐粉末率。由于中潤焦炭是布在高爐的中心，入爐粉末的減少可以使中心煤氣流更加暢通，提高了煤氣流分布的穩(wěn)定性，從而減少渣皮的頻繁脫落。

中潤焦炭使用后2號高爐煤氣分布和塌料情況如下圖1和表2

圖1和表2中可以看出中心煤氣溫度和邊緣煤氣溫度都趨于穩(wěn)定，塌料次數(shù)也明顯減少，渣皮穩(wěn)定性增強。

近年來，鋼鐵產(chǎn)能過剩，冶金行業(yè)不景氣，為了降本增效，2號高爐不失時機的調(diào)整裝料，從2011年10月開始配加中潤焦炭的裝料制度Ｏ336  334  322  314    Ｃ338  326  323   229  223  145，逐步調(diào)整為2014年4月中修前裝料制度Ｏ348  346.5  325  323  315  Ｃ338  326  323   320  226  242。在焦炭平臺基本保持不變的情況下，中心焦和礦堆角外移，這樣不僅有利于改善煤氣，提高冶煉指標，降低冶煉成本，而且減小了對中心焦疏導(dǎo)中心煤氣的依賴性，減少了邊緣煤氣流對高爐冷卻壁的沖刷侵蝕，從而保證爐腹、爐腰、爐身下部銅冷卻壁的高效、長壽。

2.2合理的冷卻制度保證合適的渣皮厚度，確保渣皮穩(wěn)定。

銅冷卻壁熱面渣皮厚度沒有直接手段測量，只能通過傳熱學(xué)模型間接推算渣皮厚度，銅冷卻壁長期工作的熱面應(yīng)低于150℃，這要求冷卻壁必須有10mm以上厚度的渣皮保護[２]。影響渣皮厚度的因素，一是銅冷卻壁的設(shè)計參數(shù)，包括冷卻通道形狀及直徑、冷卻通道間距，冷卻水管布置，鑲磚導(dǎo)熱系數(shù)等；二是軟水供水溫度、流量，溫度越低，流量越大，渣皮厚度越厚；三是銅冷卻壁對應(yīng)部位煤氣溫度，煤氣溫度越低，渣皮厚度越厚[3]。首秦2號高爐從開爐至今冷卻制度的調(diào)整經(jīng)歷了兩個階段。

2.2.1首秦2號高爐爐役初期

首秦2號高爐2006年5月31日開爐到2007年4月，4-15段軟水流量一直穩(wěn)定在3000-3200m3/h,軟水流速為1.97-2.10m/s，基本上不做調(diào)整，當然在計劃檢修和長時間休風(fēng)時要降流量，爐況恢復(fù)全風(fēng)也隨之恢復(fù)。2007年3-4月間原燃料條件惡化，造成爐況順行差，4月份風(fēng)量下降（1-3月平均風(fēng)量3600 m3/min左右，4月份平均為3319 m3/min），邊緣熱負荷已顯不足，這時，軟水流量和流速都相對偏大,又因燒結(jié)礦和秘魯球ZnO含量高，導(dǎo)致入爐Zn負荷高，在爐內(nèi)循環(huán)富集，造成爐墻結(jié)厚。二高爐投產(chǎn)至今共發(fā)生五次較大的結(jié)瘤及處理:

1）06年7月14日，開爐后第1次粘結(jié)，距5月31日開爐44天。7月26日處理掉。

2）06年10月10日，距上次76天 。 10日12：48—14：11停風(fēng)后自行脫離爐墻。

3）07年3月16日，距上次156天。 4月23日停風(fēng)點火時，被震掉。 

4）07年5月29日，距上次36天。當日停風(fēng)時自行脫落。

5）07年6月8日上次11天。停風(fēng)時自行脫落。

首秦2號高爐冷卻壁管內(nèi)徑與首鋼2號高爐相比明顯偏大，管間距明顯偏?。ㄒ姳?）。根據(jù)首秦2號高爐冷卻壁水管間距小的特點，2007年6月以后，4-15段軟水流量長期穩(wěn)定在2200-2700 m3/h，只有在2008年4-5月因焦炭水分高，為提高頂溫而適當發(fā)展邊緣煤氣，軟水冷卻流量提高到3000-3100m3/h。此次調(diào)整爐體冷卻水流量的依據(jù)是冷卻壁壁后溫度、磚襯溫度及軟水溫差的變化[4]，主要有以下幾點：

1） 4-15段軟水流速控制在1.5-1.7 m/s，極限值控制在1.4-1.9 m/s。

2）銅冷卻壁溫度控制在55-65℃,極限溫度為50-70℃。

3）來水溫度控制在42-46℃，上限不允許超過50℃。

4）4-15段軟水溫差正?？刂圃?-6℃，新噴涂造襯使用初期不大于3.5℃。

5）調(diào)整爐體冷卻軟水量采用分流管直接到回水總管的方式，不影響爐缸冷卻。

6）加強日常爐體溫度的監(jiān)測，根據(jù)圓周方向溫度差別變化采取相應(yīng)措施，防止結(jié)厚發(fā)生。

通過冷卻制度的調(diào)整（見表4）、停配ZnO含量高的秘魯球以及改善原燃料的質(zhì)量，2號高爐爐墻結(jié)厚現(xiàn)象得以消除。 

2.2.2首秦2號高爐護爐期。

2013年1月31日2號高爐例修后，二段正西3079點襯溫呈顯著上升趨勢，到3月4日達到300℃，到3月28日達到400℃，4月1日最高達444℃。自此首秦2號高爐進入了護爐期，高爐積極采取堵風(fēng)口、強化冷卻、加Ti礦護爐、調(diào)整送風(fēng)制度等系列措施，該點溫度得到了有效控制，同時爐體冷卻制度也做了相應(yīng)調(diào)整見表5。

到2014年4月中修前，2號高爐4-15段冷卻壁軟水流量穩(wěn)定在2400-3000m3/h。通過爐腹、爐腰、爐身下部區(qū)域的銅冷卻壁壁后熱電偶的監(jiān)測，重點關(guān)注溫度沿圓周方向的均勻性及穩(wěn)定性，以及4-15段東西兩個系列的軟水水溫差的差異，調(diào)整東西兩個系列的軟水流量，改變高爐爐體東西部的冷卻強度，保證爐腹、爐腰、爐身下部銅冷卻壁熱面上形成合適的渣皮厚度，提高渣皮的穩(wěn)定性，對銅冷卻壁起到應(yīng)有的保護作用。

3結(jié)語

經(jīng)過多年的生產(chǎn)實踐，首秦2號高爐不斷摸索出適合自身特點的裝料制度和爐體冷卻制度，實現(xiàn)了煤氣流的合理分布以及在爐腹、爐腰、爐身下部銅冷卻壁熱面上形成合適的渣皮厚度，提高了渣皮的穩(wěn)定性，減少了煤氣流對銅冷卻壁的沖刷侵蝕，實現(xiàn)了2號高爐的穩(wěn)定順行如下表6：

隨著首秦2號高爐逐漸進入爐役末期，爐腹、爐腰、爐身下部銅冷卻壁的長壽也成了高爐長壽的重要環(huán)節(jié)。在日常的生產(chǎn)中，加強爐體測溫點的監(jiān)測，建立爐體冷卻制度的管理臺賬，分析渣皮厚度的變化以及脫落情況，為高爐的調(diào)整提供依據(jù)，保證煤氣流合理分布，從而提高銅冷卻壁熱面渣皮的穩(wěn)定性，充分發(fā)揮銅冷卻壁高效、長壽的作用，保證高爐的穩(wěn)定順行。

參考文獻：

[1]  項鐘庸,王筱留,等,高爐設(shè)計－煉鐵工藝設(shè)計理論與實踐[M].北京:項鐘庸,2007.385-393.

[2]  錢　亮,程樹森,等,銅冷卻壁爐墻內(nèi)型管理傳熱學(xué)反問題模型[J].煉鐵,2006（4）:18-22.

[3]  馬洪斌,張賀順,首鋼2號高爐銅冷卻壁使用的體會[J].煉鐵,2008（5）:9-12. 

[4]  丁汝才,李志毅,王效東,郭寂,首秦高爐薄壁爐襯應(yīng)用實踐[J].煉鐵,2010（5）:30-33.