摘 要：對(duì)長(zhǎng)鋼8號(hào)高爐爐缸溫度升高后的護(hù)爐操作情況進(jìn)行了分析總結(jié)。8號(hào)高爐爐缸二段冷卻壁熱流強(qiáng)度超出報(bào)警值(9.3kW/m2),多處溫度升高。為此,采取了壓漿、加大冷卻強(qiáng)度、配加高鈦礦、調(diào)整送風(fēng)面積等一系列護(hù)爐措施,爐缸溫度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，取得了較好的護(hù)爐效果。認(rèn)為,8號(hào)高爐目前爐缸狀況具備安全生產(chǎn)運(yùn)行基礎(chǔ),但不能長(zhǎng)期維持高冶強(qiáng)生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：高爐 爐缸 熱流強(qiáng)度 護(hù)爐 

長(zhǎng)鋼8號(hào)高爐(1080m3)二代爐齡于2012年4月19日點(diǎn)火投產(chǎn)。2014年6月,爐缸二段冷卻壁溫度升高,熱流強(qiáng)度超出報(bào)警值(9.3kW/m2),多處溫度升高(最高達(dá)306℃),高爐開(kāi)始護(hù)爐。之后,采取了壓漿、加大冷卻強(qiáng)度、配加鈦球護(hù)爐、調(diào)整送風(fēng)面積等一系列措施,取得了較好的護(hù)爐效果,保證了高爐的安全和順行。

1 爐底爐缸設(shè)計(jì)簡(jiǎn)況

(1)爐底爐缸結(jié)構(gòu)(如圖1所示)。8號(hào)高爐采用陶瓷杯炭磚綜合爐缸、水冷爐底結(jié)構(gòu),其中爐底是一至五層滿(mǎn)鋪炭磚,每層炭磚厚度400 mm。 爐底第一層為半石墨磚,第二層為高導(dǎo)熱炭磚,第三、四層為微孔炭磚, 第五層為超微孔炭磚;爐缸是第六至十一層環(huán)炭磚，材質(zhì)為超微孔炭磚,第十二 至十四層環(huán)炭磚為微孔炭磚;在爐底第五層炭磚之上,立砌2層復(fù)合棕剛玉磚,高度為690mm,形成陶瓷杯爐底;爐缸側(cè)壁砌復(fù)合棕剛玉磚,形成陶瓷杯壁。各種炭磚的導(dǎo)熱系數(shù)見(jiàn)表1。

 (2)爐缸熱電偶布置。8號(hào)高爐爐缸直徑為8000mm,主要依靠埋設(shè)的熱電偶進(jìn)行監(jiān)測(cè),爐缸部位炭磚內(nèi)熱電偶個(gè)數(shù)和具體位置:①爐基(標(biāo)高3900mm)中心處有1個(gè)測(cè)溫點(diǎn),高爐爐底炭搗料與爐底水冷管之間(標(biāo)高4430mm)中心處有1個(gè)測(cè)溫點(diǎn);②爐底(標(biāo)5298mm與6503mm)水平面分別安裝13支熱電偶,中心1支,其余按6個(gè)方位在不同深度各設(shè)置2個(gè)測(cè)溫點(diǎn); ③爐缸與爐底交界處(標(biāo)高7196mm)、爐缸(標(biāo)高8199mm、9202mm、10205mm)水平面分別安裝12支熱電偶,按6個(gè)方位在不同深度(內(nèi)環(huán)伸入炭磚250mm，外環(huán)伸入炭磚150mm)各安裝2個(gè)測(cè)溫點(diǎn)。

(3)爐底爐缸冷卻。爐底爐缸均采用水冷方式。①爐底水冷管在爐底封板上,并排設(shè)42根φ108mm的水管,采用中壓水冷卻。②風(fēng)口小套、二套、大套:風(fēng)口小套、二套采用高壓水冷卻,大套采用中壓水冷卻。③爐缸冷卻壁:采用中壓水冷卻,爐缸一段有17組冷卻壁共 34 塊,二段有19組冷卻壁共 32塊,三段有19組冷卻壁共31塊。 

2 爐缸溫度升高的原因

(1)施工質(zhì)量差。8號(hào)高爐投產(chǎn)6天后，鐵口出鐵時(shí)出現(xiàn)噴濺現(xiàn)象，鐵口周?chē)鋮s壁熱流強(qiáng)度高。分析主要是：高爐冷卻壁與爐殼之間的間隙進(jìn)行灌漿后，灌漿料沉降、凝固收縮、揮發(fā)分揮發(fā)等造成爐殼與冷卻壁之間出現(xiàn)縫隙；爐內(nèi)溫度升高，鐵口框內(nèi)的砌磚和爐內(nèi)的砌磚膨脹度不同導(dǎo)致沿鐵口框內(nèi)側(cè)與爐內(nèi)接觸部分產(chǎn)生縫隙；導(dǎo)致鐵口噴濺，鐵口周?chē)鋮s壁熱流強(qiáng)度高。

(2)高爐強(qiáng)化冶煉。8號(hào)高爐從投產(chǎn)當(dāng)年10月份開(kāi)始到2014年6月前,利用系數(shù)均在3.05以上,風(fēng)量均在3100m3/min以上,利用系數(shù)最高達(dá)3.4,風(fēng)量最高達(dá)3400m3/min,取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。但是,隨之而來(lái)的問(wèn)題是爐缸侵蝕加劇, 熱流強(qiáng)度上升,超出爐缸熱流強(qiáng)度報(bào)警值。

(3)爐渣沖刷侵蝕、鋅金屬侵蝕。自2012下半年開(kāi)始，長(zhǎng)鋼采購(gòu)使用廉價(jià)礦石。這些礦石品位低，有害雜質(zhì)含量高。高爐使用機(jī)燒品位維持在51.2%水平，入爐綜合品位維持在54.4%水平，噸鐵渣量大。同樣產(chǎn)量指標(biāo)的情況下渣量增大，沖刷侵蝕嚴(yán)重。進(jìn)入2013年后，燒結(jié)礦配用高鋅固廢物除塵灰,高爐鋅負(fù)荷達(dá)到1.0kg/t以上,遠(yuǎn)高于國(guó)家小于0.15kg/t的標(biāo)準(zhǔn)。在風(fēng)口觀察有渣皮脫落,休風(fēng)時(shí)風(fēng)口有液態(tài)鋅流出；在鐵口觀察有液態(tài)鋅滲出；在出鐵過(guò)程，鐵壕有白色蒸汽，鐵水明亮但物理熱較低。爐缸爐底存在較嚴(yán)重的鋅金屬侵蝕,造成爐缸熱流強(qiáng)度局部升高。

3 護(hù)爐情況

(1)2012年。主要是對(duì)鐵口噴濺及鐵口周?chē)鋮s壁熱流強(qiáng)度的治理。具體有：①爐缸灌漿；本單位自行灌漿和外部專(zhuān)業(yè)單位灌漿相結(jié)合的灌漿方案，對(duì)爐缸區(qū)域整體灌漿。②鐵口灌漿；對(duì)鐵口孔道進(jìn)行在線灌漿（在線壓漿就是鐵口在使用過(guò)程中進(jìn)行壓漿）。③加強(qiáng)鐵口的管控；對(duì)開(kāi)鐵口過(guò)程、鐵口深度、堵鐵口操作標(biāo)準(zhǔn)化，統(tǒng)一爐前操作。④鐵口周?chē)鋮s壁中壓水冷卻調(diào)整為高壓水冷卻。⑤更換高質(zhì)量炮泥；使用河南省新密市青屏耐火材料有限責(zé)任公司提供的專(zhuān)門(mén)治理鐵口噴濺的高質(zhì)量無(wú)水炮泥。至10月份鐵口噴濺減小。

(2)2013年。調(diào)整爐料結(jié)構(gòu)，配加一定比例的高品位球團(tuán)礦，調(diào)整外購(gòu)礦的采購(gòu)策略，入爐料綜合品位提高至54.8%水平，出鐵渣量大的情況有了一定改善。10月，二段3組冷卻壁熱流強(qiáng)度升高，改3組冷卻壁中壓水冷卻為高壓水冷卻。增加一臺(tái)中壓泵，把中壓水壓力由0.40MPa提高至0.50MPa，加大冷卻強(qiáng)度。

(3)2014年。2、3月份受煉鋼處理鐵水能力影響，高爐封爐、限產(chǎn)，高爐利用系數(shù)2.6，爐缸熱電偶、冷卻壁熱流強(qiáng)度受控。其中,標(biāo)高7200mmJ點(diǎn)熱電偶(內(nèi)環(huán)伸入炭磚250mm)溫度124℃，標(biāo)高 8199mm的J點(diǎn)熱電偶(內(nèi)環(huán)伸入炭磚250mm)溫度121℃。其對(duì)應(yīng)方位的二段3組冷卻壁熱流強(qiáng)度7.7kW/m2，4組冷卻壁水溫差熱流強(qiáng)度3.8kW/m2。

4、5月份恢復(fù)正常生產(chǎn)，高爐利用系數(shù)3.15。進(jìn)入6月份，爐缸(標(biāo)高7200mm 、8199mm、9202mm) 熱電偶溫度，二段、三段冷卻壁水溫差、熱流強(qiáng)度均有明顯上升趨勢(shì)。6月7日，標(biāo)高7200mmJ點(diǎn)熱電偶溫度最高升至204℃，標(biāo)高 8199 mm 的J點(diǎn)熱電偶溫度最高升至306℃。爐缸二段3組冷卻壁熱流強(qiáng)度升至11.2kW/m2,超出報(bào)警值。爐缸二段4組冷卻壁熱流強(qiáng)度升至7.1kW/m2。為此，高爐休風(fēng)，將3號(hào)風(fēng)口斜φ125mm的風(fēng)口調(diào)整為直φ120mm風(fēng)口，對(duì)爐缸二段3組冷卻壁進(jìn)行了拆分,由串聯(lián)供水改為單獨(dú)供水，堵3號(hào)風(fēng)口。開(kāi)風(fēng)后標(biāo)高7200mmJ點(diǎn)熱電偶溫度195℃，標(biāo)高 8199 mm 的J點(diǎn)熱電偶溫度278℃。拆分后的爐缸二段3組冷卻壁A/B熱流強(qiáng)度8.5kW/m2/9.4kW/m2。11日，利用高爐定修機(jī)會(huì)進(jìn)行對(duì)爐缸進(jìn)行壓漿處理，此次壓漿在爐缸二、三段冷卻壁位置開(kāi)孔17個(gè)，共壓入打漿料2噸。至13日標(biāo)高7200mmJ點(diǎn)熱電偶溫度降低至139℃，標(biāo)高 8199 mm 的J點(diǎn)熱電偶溫度降低至176℃，爐缸二段3組A/B冷卻壁熱流強(qiáng)度降低至5.6kW/m2/6.1kW/m2。4組冷卻壁熱流強(qiáng)度降低至4.4kW/m2水平。之后，根據(jù)實(shí)際爐況于當(dāng)月18日捅開(kāi)3號(hào)風(fēng)口。

制定外循環(huán)固廢物除塵灰的使用標(biāo)準(zhǔn)，控制入爐料鋅負(fù)荷。當(dāng)外部固廢物除塵灰含鋅量達(dá)到5%時(shí)，立即停止燒結(jié)礦配加，降低機(jī)燒中的含鋅量，降低入爐鋅負(fù)荷≤0.5kg/t。

7月份以后，爐缸標(biāo)高7200mmJ點(diǎn)熱電偶溫度基本穩(wěn)定在150℃水平，標(biāo)高 8199mmJ點(diǎn)熱電偶溫度基本穩(wěn)定在165℃水平。爐缸二段3組A/B兩塊冷卻壁熱流強(qiáng)度保持在5.8kW/m2水平，4組冷卻壁熱流強(qiáng)度在4.6kW/m2水平。

(4)2015年。全年利用系數(shù)2.97，休風(fēng)率1.5%，主要是操作上進(jìn)行護(hù)爐。上部發(fā)展中心氣流，下部逐步縮小風(fēng)口面積（0.2349 m2降為0.2244 m2），活躍爐缸工作狀況。加強(qiáng)排鋅，控制1.12～1.16爐渣堿度，保證爐渣中Mgo含量，保證良好的爐渣流動(dòng)性排鋅。保證出鐵爐次，及時(shí)出盡渣鐵，減少鋅在爐內(nèi)的停留時(shí)間，減少鋅的還原，以降低鋅金屬的侵蝕。全年標(biāo)高7200mmJ點(diǎn)熱電偶溫度基本保持146℃水平，標(biāo)高 8199 mm 的J點(diǎn)熱電偶溫度基本保持在153℃水平。爐缸二段3組A/B兩塊冷卻壁熱流強(qiáng)度在5.5 kW/m2/6.2 kW/m2水平，4組冷卻壁熱流強(qiáng)度在4.4 kW/m2/5.2kW/m2水平波動(dòng)，都出于受控狀態(tài)。

(5)2016年。1-2月高爐限產(chǎn)作業(yè)，高爐利用系數(shù)2.42。限產(chǎn)期間,爐缸熱電偶溫度，熱流強(qiáng)度整體受控。3月11日春防檢修完畢后開(kāi)始提產(chǎn)，標(biāo)高7200mmJ點(diǎn)熱電偶溫度溫度逐步上升，最高升至197.3℃，標(biāo)高 8199mmJ點(diǎn)熱電偶逐步上升，最高升至210.4℃（如圖2）。其對(duì)應(yīng)爐缸二段3組A/B兩塊冷卻壁，熱流強(qiáng)度上升至8.3kW/m2/8.2kW/m2水平，二段4組冷卻壁熱流強(qiáng)度上升至5.8kW/m2。高爐上部調(diào)整裝料制度開(kāi)中心氣流、穩(wěn)定邊緣煤氣流。下部穩(wěn)定入爐風(fēng)量，保持一定的風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能活躍爐缸。嚴(yán)格控制爐溫，含硅量0.3～0.5%，物理熱≥1470℃，保持爐況穩(wěn)定順行。提高爐渣堿度控制標(biāo)準(zhǔn)至1.18-1.22，提高生鐵一級(jí)品率。加強(qiáng)鐵口維護(hù)，保證2500～2700mm鐵口深度措施護(hù)爐。

4-11月份，高爐利用系數(shù)3.12，休風(fēng)率1.02%。進(jìn)入12月，爐缸二段4組冷卻壁熱流強(qiáng)度上升至8.6kW/m2。12月9日爐缸二段4組冷卻壁供水由中壓水改為高壓水強(qiáng)化冷卻。12月18日標(biāo)高7200mmJ點(diǎn)熱電偶溫度上升至241℃，標(biāo)高 8199 mm 的J點(diǎn)熱電偶溫度上升至242℃，高爐休風(fēng)堵3號(hào)風(fēng)口。

(6)2017年。由于爐缸熱電偶溫度的上升，熱流強(qiáng)度的升高，高爐于1月6日定修，拆分爐缸二段4組冷卻壁，改串聯(lián)供水為單獨(dú)供水，繼續(xù)堵4號(hào)風(fēng)口。標(biāo)高7200mmJ點(diǎn)、標(biāo)高 8199mmJ點(diǎn)熱電偶溫度最低降至191℃，爐缸二段4組A/B冷卻壁熱流強(qiáng)度9.1kW/m2/7.5kW/m2。由于市場(chǎng)形式好轉(zhuǎn)，要完成產(chǎn)量任務(wù)，開(kāi)風(fēng)后，高爐恢復(fù)正常生產(chǎn)。1～4月份，高爐利用系數(shù)3.05，休風(fēng)率2.507%。

進(jìn)入5月份，標(biāo)高7200mmJ點(diǎn)熱電偶溫度上升至260℃，標(biāo)高 8199 mm 的J點(diǎn)熱電偶溫度上升至229℃。5月6日爐缸二段4組A冷卻壁熱流強(qiáng)度升至11.6kW/m2，4組B冷卻壁熱流強(qiáng)度10.5kW/m2。7日夜班高爐休風(fēng)堵3號(hào)、4號(hào)風(fēng)口；加鈦礦護(hù)爐，鈦負(fù)荷保持在6kg/t；控制生鐵中鈦含量0.08%～0.12%。10日爐缸二段4組A冷卻壁熱流強(qiáng)度降低至8.7kW/m2，4組B冷卻壁熱流強(qiáng)度降低至7.1kW/m2。標(biāo)高7200mmJ點(diǎn)熱電偶溫度下降至225℃，標(biāo)高 8199 mm 的J點(diǎn)熱電偶溫度下降至195℃，當(dāng)日捅開(kāi)4號(hào)風(fēng)口。

12日開(kāi)始，爐缸熱電偶溫度有上升趨勢(shì)，至22日標(biāo)高7200mmJ點(diǎn)熱電偶溫度上升至259℃，標(biāo)高8199mm的J點(diǎn)熱電偶溫度上升至226℃。爐缸二段4組B冷卻壁熱流強(qiáng)度有上升趨勢(shì)。28日，熱流強(qiáng)度10.5kW/m2。于是，高爐休風(fēng)加堵4號(hào)風(fēng)口。開(kāi)風(fēng)后，待爐缸熱電偶溫度，冷卻熱流強(qiáng)度降低至正常范圍后，于6月19日捅開(kāi)4號(hào)風(fēng)口。之后按風(fēng)量3100～3200m3/min,利用系數(shù)3.0組織生產(chǎn)。要求生鐵中[Ti]0.08%～0.12%。加強(qiáng)鐵口維護(hù)，穩(wěn)定深度2500~2700mm。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)8號(hào)高爐若要達(dá)到長(zhǎng)壽的預(yù)期目標(biāo)，適宜的利用系數(shù)，均衡生產(chǎn)，爐況長(zhǎng)期穩(wěn)定順行是關(guān)鍵。

(2)鑒于目前8號(hào)高爐爐缸狀態(tài)和近幾年護(hù)爐生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),利用系數(shù)按3.0控制為宜, 鐵水[Ti]0.08%～0.12% ,爐渣堿度1. 18～1.22, 鐵口深度 2500～2700mm,并且將鈦礦護(hù)爐作為一項(xiàng)基本措施長(zhǎng)期堅(jiān)持。 

(3)加強(qiáng)入爐原燃料質(zhì)量和有害元素管控,持續(xù)優(yōu)化風(fēng)口配置，調(diào)

整好基本制度，搞好操作，保持適宜的爐溫和爐渣堿度，防止加重爐缸侵蝕。

  (4)在爐缸局部溫度升高，臨時(shí)堵溫度升高部位的風(fēng)口，是控制爐缸溫度見(jiàn)效快的配合措施。

(5)有針對(duì)性的對(duì)高爐爐體重點(diǎn)部位熱電偶溫度、水溫差、熱流強(qiáng)度進(jìn)行監(jiān)測(cè)與分析,動(dòng)態(tài)靈活開(kāi)展護(hù)爐工作。 

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[2] 張壽榮,于仲潔.高爐失常與事故處理[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2012年1月第1版，2013年1月第2次印刷.