旬建民，梁紅星

（河鋼集團(tuán)邯鋼公司）

摘  要  敘述了邯寶一號(hào)3200m3在長壽設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，通過提高原燃料質(zhì)量保持高爐長期穩(wěn)定順行，合理進(jìn)行上下調(diào)劑，優(yōu)化冷卻制度，活躍爐缸并采取有效的爐體維護(hù)措施等方式，保持了高爐的高效長壽運(yùn)行。

關(guān)鍵詞  高爐  長壽  灌漿

1  引言 

邯鋼邯寶一號(hào)3200m3高爐(下稱一高爐)于2008年4月18日投產(chǎn)，至2015年12月，累計(jì)產(chǎn)鐵2201.3萬t，,單位爐容鐵產(chǎn)量為6879t/m3。2009年2月-2010年4月，由于原燃料質(zhì)量變差，致使高爐順行惡化，懸料、慢風(fēng)、休風(fēng)次數(shù)較多，爐墻渣皮頻繁脫落,最終致使冷卻壁B43損壞；自2013年3月22日開始，爐缸側(cè)壁標(biāo)高8.5m（鐵口中心線下1.5m）處第8點(diǎn)(128B)和第12點(diǎn)(1232B)熱電偶溫度開始逐步攀升，保證高爐安全、長壽生產(chǎn)成了一高爐面臨的首要問題。

2  一高爐的長壽設(shè)計(jì)

高爐采用磚壁合一冷卻壁結(jié)構(gòu)，沒有凸臺(tái)，爐底至爐喉鋼磚下沿共設(shè)置14段冷卻壁，其中爐底爐缸區(qū)共四段，1-3段為光面低鉻鑄鐵冷卻壁；4段位光面球墨鑄鐵冷卻壁；爐腹?fàn)t腰及爐身下部5段-8段位銅冷卻壁；爐身其他六段均為球墨鑄鐵冷卻壁；第9段-10段為帶背部蛇形管鑲磚冷卻壁；第11段-13段為單層水冷管冷卻壁；第14段為倒扣鑲磚冷卻壁。采用陶瓷杯碳磚水冷爐底爐缸結(jié)構(gòu)。全軟水聯(lián)合閉路循環(huán)冷卻系統(tǒng)，設(shè)有完善的溫度、流量、壓力、水位檢測(cè)元件，確保正常運(yùn)行，高爐設(shè)計(jì)壽命15年。

3  一高爐采取的長壽措施

3.1  保持高爐長期穩(wěn)定順行是高爐長壽的基礎(chǔ)

針對(duì)一高爐出現(xiàn)的爐缸側(cè)壁溫度升高，爐體冷卻壁損壞情況，一高爐采取了以下幾項(xiàng)措施，確保高爐長壽高效運(yùn)行。

高爐順行是高爐生產(chǎn)高效、低耗、優(yōu)質(zhì)、長壽的基礎(chǔ)，沒有高爐順行，這些目標(biāo)都將無法實(shí)現(xiàn)。高爐一代爐役中，只有高爐順行才能為高爐長壽奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)高爐長期穩(wěn)定順行，不但可以實(shí)現(xiàn)低耗高效，而且煤氣流分布合理，邊緣氣流得到抑制，有利于高爐長壽。一高爐通過采取提高焦炭質(zhì)量、減少入爐粉末、穩(wěn)定合理爐料結(jié)構(gòu)、控制合理煤氣流分布、嚴(yán)格出鐵管理、提高爐內(nèi)操作水平等措施，實(shí)現(xiàn)了高爐長期穩(wěn)定順行。表1為一高爐2015年的部份指標(biāo)情況。

3.2  精料是高爐長壽的前提

精料是高爐操作的基礎(chǔ)，是高爐順行的前提條件，也是高爐長壽的前提，尤其是現(xiàn)代大型高爐想要達(dá)到長壽的目的，必須對(duì)入爐原燃料進(jìn)行嚴(yán)格要求。

（1）強(qiáng)化槽下篩分，減少入爐粉末數(shù)量。入爐粉末量大，首先會(huì)惡化高爐爐料透氣性，使壓差升高，風(fēng)氧損失，爐內(nèi)氣流分布惡化，影響順行，甚至產(chǎn)生管道等惡性事故；其次，粉末過多，會(huì)引起爐墻粘結(jié)，如果為此而在操作上發(fā)展邊緣氣流或者采取洗爐措施,極易造成冷卻壁的損壞。為此，一高爐制定了細(xì)分標(biāo)準(zhǔn)，要求上料與槽下協(xié)作，嚴(yán)格執(zhí)行，并要求工長監(jiān)督，執(zhí)行不好，連帶考核，效果明顯。

（2）提高自產(chǎn)焦炭質(zhì)量，穩(wěn)定焦炭結(jié)構(gòu)。焦炭不僅是高爐還原劑、熱量、滲碳的主要來源，更為重要的是它所起的骨架作用無可替代。焦炭入爐粒度小，冷熱強(qiáng)度差等，會(huì)影響爐料透氣性，影響爐況順行，更關(guān)鍵會(huì)使?fàn)t缸死焦堆的透氣/透液性惡化，引起高爐下部壓差升高。爐缸工作不活躍，爐底與爐缸交界處環(huán)流強(qiáng)度上升，形成象腳狀侵蝕，影響爐缸壽命。一高爐使用的焦炭結(jié)構(gòu)為:自產(chǎn)干焦+外購焦，偶爾也會(huì)配吃部分自產(chǎn)濕焦，外購焦炭質(zhì)量差（主要表現(xiàn)為水分大且不穩(wěn)定,粒度?。?，自產(chǎn)干焦產(chǎn)量不穩(wěn)定，配比變化頻繁，為此，煉鐵廠組建了專門的原料組，延伸管理到焦化、貯運(yùn)中心，及時(shí)了解焦炭庫存及焦化生產(chǎn)狀況，使高爐做到了焦炭配比早調(diào)微調(diào)，實(shí)現(xiàn)了焦炭結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。同時(shí)自產(chǎn)干焦的質(zhì)量也有了一定提高，焦炭平均入爐粒度由原來的50mm提高到55mm，CSR由66.8提高到68.3，CRI由23.7降到22.3。

3.3  上下部調(diào)劑是實(shí)現(xiàn)高爐長壽的主要手段

上部對(duì)高爐操作的影響極其重大，上部調(diào)劑主要就是通過控制爐喉徑向礦焦比的合理分布，而獲得合理的煤氣流分布，通過上部調(diào)劑可以有效的延長高爐壽命。邊緣氣流過分發(fā)展，勢(shì)必加劇爐襯侵蝕，造成冷卻壁損壞，通過上部調(diào)劑，有效控制邊緣氣流，降低爐墻熱負(fù)荷，保護(hù)爐襯和冷卻壁。同時(shí)上部調(diào)劑合理，可以預(yù)防邊緣過重而引起的爐墻結(jié)厚和渣皮脫落等。針對(duì)中心氣流容易受抑制的情況，一高爐逐步的提高布料角度，最大角由原來的41.5°提高到43°；布料矩陣由原來的C333223O4433變?yōu)镃222223O4433，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)化中心、適當(dāng)抑制邊緣與兼顧中間環(huán)帶的煤氣流分布，提高了抗干擾能力，促進(jìn)了煤氣流的均衡穩(wěn)定。

合理的送風(fēng)制度是實(shí)現(xiàn)高爐煤氣流合理分布的基礎(chǔ)和核心，它不僅決定了爐缸煤氣流的初始分布，同時(shí)也影響著軟熔帶和塊狀帶煤氣流的二次三次分布。在下部調(diào)劑中，確定了縮小進(jìn)風(fēng)面積、加長風(fēng)口長度的調(diào)整措施，以提高死焦堆透液性、減弱鐵水流侵蝕。一高爐利用幾次休風(fēng)將風(fēng)口面積逐漸由0.4332m3縮小至0.4130m2，使用了16個(gè)長風(fēng)口，長風(fēng)口占到了1/2。使實(shí)際風(fēng)速維持在240m/s，鼓風(fēng)動(dòng)能在12000kg·m/s，保證足夠的回旋區(qū)深度，減弱爐缸環(huán)流的強(qiáng)度。

3.4  保持爐缸活躍是高爐長壽的重要一環(huán)

保持爐缸工作活躍是高爐長壽的重要環(huán)節(jié)，合理的爐缸工作狀態(tài)表現(xiàn)為爐缸死焦柱的溫度場(chǎng)分布均勻，風(fēng)口回旋區(qū)工作正常。一高爐通過對(duì)風(fēng)口的調(diào)整使風(fēng)口回旋區(qū)深度形狀趨于合理；通過調(diào)整富氧量、加濕量、風(fēng)溫、噴煤比使理論燃燒溫度穩(wěn)定2200±50℃的范圍內(nèi)，同時(shí)在低硅冶煉的基礎(chǔ)上，保證渣鐵溫度充足穩(wěn)定，使?fàn)t缸具有較高的溫度，保持合理的透氣性、透液性，保證高爐爐缸活躍。

3.5優(yōu)化冷卻制度

隨著高爐強(qiáng)化治煉和爐役期延長，爐體熱負(fù)荷會(huì)高出正常設(shè)計(jì)的水平，對(duì)冷卻制度進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，成為了高爐長壽的重要一環(huán)。冷卻水水量和水溫是表征冷卻系統(tǒng)能力的主要參數(shù)，冷卻水量是傳熱過程的容量因素，只有足夠的冷卻水量才能保證高爐的冷卻系統(tǒng)具有足夠的冷卻能力，可以及時(shí)將高爐內(nèi)傳出的熱量充分吸收；冷卻水溫則是傳熱過程的強(qiáng)度因素，相對(duì)較低的冷卻水溫度有助于提高冷卻系統(tǒng)的傳熱能力，將冷卻壁熱面溫度降到合理水平，實(shí)現(xiàn)冷卻系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

從2013年7月始，逐漸將軟水進(jìn)水流量由原來的4760 m3/h提高至5130m3/h，軟水進(jìn)水溫度控制在38-40℃的范圍內(nèi)，提高了冷卻強(qiáng)度，有效保證了熱量的導(dǎo)出。同時(shí)減少爐底冷卻水量，由初步設(shè)計(jì)的728m3/h降低至690 m3/h左右，一定程度上增加了死鐵層深度，減少爐缸中心死焦堆體積，改善爐缸中心透液性，減少了爐缸與爐底交界處的環(huán)流強(qiáng)度。

3.6  強(qiáng)化有害元素排出

堿金屬鉀、鈉會(huì)造成爐缸堆積、高爐結(jié)瘤、惡化透氣性和損壞爐襯，嚴(yán)重的會(huì)造成爐況失常，對(duì)高爐生產(chǎn)和長壽危害巨大，而鋅對(duì)高爐內(nèi)襯的侵蝕破壞作用同樣不可忽視，鋅蒸汽的循環(huán)富集會(huì)造成高爐磚襯脆裂、破損，并導(dǎo)致爐缸爐底碳磚脆化，形成爐缸側(cè)壁碳磚環(huán)裂，縮短高爐壽命，對(duì)高爐長壽影響嚴(yán)重。

受經(jīng)濟(jì)料及低成本思路的影響，繞結(jié)礦混勻料中配加了鋼渣和除塵灰，使得高爐入爐有害元素呈現(xiàn)升高趨勢(shì)。減少配比不符合當(dāng)前公司鐵前降耗要求，故而高爐只能在日常操作中，切實(shí)實(shí)行低硅治煉，要求硅素控制在0.3%-0.4%，在保證足夠的物理熱基礎(chǔ)上，適當(dāng)下調(diào)爐渣二元堿度（由1.25-1.30下調(diào)到1.22-1.27），同時(shí)提高渣中MgO等，以提高爐渣排堿的能力，減少有害元素在爐內(nèi)的富集。

3.7  實(shí)施爐體壓漿造襯維護(hù)

高爐壓漿造村技術(shù)是利用在爐殼上預(yù)留的灌漿孔或在爐殼上新鉆出的灌漿孔，在高爐休風(fēng)的條件下，利用專用的壓漿泵，在一定壓力的作用下，通過管道把專用的制火材料泥漿由高爐外部壓送到預(yù)定的維修部位，以達(dá)到充填間隙和修補(bǔ)造襯的目的。壓漿修補(bǔ)不僅可以用于高爐爐襯侵蝕破損部位的修補(bǔ)，還可以用于冷卻器與爐殼之間的填充，風(fēng)口區(qū)、鐵口區(qū)的填充，特別是對(duì)于處理爐殼或高溫管道過熱發(fā)紅壓漿填充具有明顯效果。

對(duì)風(fēng)口以下爐缸部位整體使用無水碳質(zhì)泥漿灌漿，從2013年開始兩座高爐利用定休機(jī)會(huì)，組織爐基和爐缸灌漿。在風(fēng)口大套下沿開孔各32個(gè)，每個(gè)鐵口周圍各開孔4個(gè)，爐基灌漿是在爐底水冷管中心線下180-200 mm處鉆孔，各開孔6個(gè)。壓漿前爐基和風(fēng)口平臺(tái)煤氣含量嚴(yán)重超標(biāo)，爐基有明顯火苗，壓漿造襯修補(bǔ)后，兩座高爐爐基煤氣火苗基本消失，四個(gè)鐵口框的煤氣火減弱，實(shí)測(cè)煤氣濃度明顯降低。

4  結(jié)語

（1）高爐的長壽設(shè)計(jì)是決定高爐長壽的先天因素，是高爐長壽的基礎(chǔ)。

（2）后期操作維護(hù)對(duì)高爐長壽亦很重要，保證精料基礎(chǔ)穩(wěn)定，保持高爐長期穩(wěn)定順行，合理進(jìn)行上下部調(diào)整，優(yōu)化冷卻制度，活躍爐缸并采取有效的爐體維護(hù)措施都是高爐安全長壽的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

（3）高爐長壽設(shè)計(jì)與后期長壽操作對(duì)高爐長壽缺一不可。邯寶一高爐在長壽設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，長期精心操作細(xì)心維護(hù)，使得其成為邯鋼最早建設(shè)且到目前為止?fàn)t體損壞最少的一座高爐。