丁  毅  黃火相  劉海源  劉 鈺

（廣西貴港鋼鐵集團有限公司）

摘  要  爐缸澆筑后側壁扒渣門部位冷卻壁監(jiān)測溫度出現(xiàn)異常升高，給高爐的正常安全生產帶來重大隱患，分析了引起溫度異常偏高的原因，采取正確的處理措施，使溫度及熱流強度控制到合理的范圍內，消除了影響高爐生產的重大安全隱患。 

關鍵詞  爐缸側壁  扒爐門  溫度  處理

貴鋼3號高爐有效容積530m3，采用微孔碳磚-陶瓷杯綜合水冷爐底爐缸結構，設有14個風口，1個鐵口，無渣口，石家莊華遠串罐式無料鐘爐頂，溜槽長度1600mm；冷卻系統(tǒng)采用開路循環(huán)水冷卻，冷卻結構型式爐缸為光面冷卻壁，爐腹以上為鑲磚冷卻壁，其中爐身6-8段帶銅棒鑲磚冷卻壁，2013年10月13日投產，2019年2月21日至26日爐缸放殘鐵進行爐缸爐底澆筑修復。爐缸整體澆注完畢投運后一直正常生產，在2020年4月29日發(fā)現(xiàn)爐底溫度達到466℃，2020年6月19日爐缸扒爐門2層15號（2-15#）冷卻壁爐皮溫度、水溫差及熱流強度異常升高，危及安全生產。為此采取一系列護爐措施，爐底溫度逐步下降，實現(xiàn)高爐安全穩(wěn)定運行。

1  高爐爐底、爐缸結構

貴鋼3號高爐采用陶瓷杯炭磚水冷爐底爐缸結構（如圖 1 所示）。爐底下部橫砌五層國產炭磚，其中1-3層高度為346*3=1038mm 的半石墨化低氣孔炭磚，4-5層高度346*2=692mm 的微孔炭磚，6-10層環(huán)碳自下而上高度為346*2+551*1+621*1+421*1=2285mm微孔碳磚及高度為1120mm的模壓小炭塊。上部砌3層高度為382mm復合棕剛玉陶瓷杯蓋磚。爐缸內側砌復合棕剛玉磚，陶瓷杯墊采用2層棕剛玉莫來石磚和微孔炭磚砌筑結構。爐底采用水冷管，爐缸采用光面冷卻壁，爐缸共有 4 層冷卻壁，鐵口在第 3 層冷卻壁之間。

2  爐缸爐底澆筑情況

2.1  澆筑時間：2019年2月21日至2019年2月26日

2.2  澆筑爐型圖（見圖2）

2.3  施工過程

第一步：爐底四、五層碳磚、殘鐵口區(qū)域高導熱澆注。

第二步：爐底二層陶瓷墊區(qū)域澆注。

第三步：鐵口區(qū)域澆注。

第四步：爐缸側壁、風口帶澆注。

2.4  澆筑材質

爐底第四、五層及殘鐵門采用納米溶膠結合高導熱澆注料。爐底第六、七層陶瓷墊，爐缸側壁、鐵口、風口帶采用納米溶膠結合剛玉碳化硅澆注料。

3  高爐爐底爐缸側壁溫度變化情況 

2019年2月26日爐缸整體澆注完畢后一直正常生產，在2020年4月29日發(fā)現(xiàn)爐底溫度達到466℃（見圖6），且有持續(xù)上升的趨勢，隨后采取了排鉛措施，基本將爐底溫度控制，不再持續(xù)上升。

2020年6月19日中班突然發(fā)現(xiàn)爐缸扒渣門（2-15號冷卻壁）對應的爐皮（上部）溫度、水溫差、熱流強度及側壁熱電偶溫度異常升高；2-15號冷卻壁熱流強度達到15000kcal//m2.h，對應的爐皮溫度超過60℃，最高達83.1℃，見表1。

4  爐缸扒渣門冷卻壁溫度異常升高原因分析

（1）3號爐2-15號冷卻壁是2019年高爐爐缸澆筑的殘鐵口及材料、人員進出高爐的爐門（見圖7），該冷卻壁的側壁微孔碳塊全部損壞被清理掉，重新澆筑時未砌筑新碳磚，而是采用高導熱澆注料直接澆筑（見圖8），澆筑開爐后澆注料受熱收縮，與原微孔碳磚結合處產生收縮縫是導致該處溫度異常升高的主要原因。

（2）3號爐為了處理爐墻結厚及追求產量，采取了發(fā)展邊緣氣流及高富氧、高冶強操作手段，二者加強了鐵水對爐缸側壁的環(huán)流侵蝕同時，重新澆筑的的高導熱澆注料導熱系數(shù)＜9W/(m·K)，而原處的微孔環(huán)碳導熱系數(shù)≥12W/(m·K)，由于該處澆注料的導熱系數(shù)比原有微孔碳磚的導熱系數(shù)更低，在相同條件下，爐缸熱面熱量不能有效導出，在高冶強條件下該處1150℃凝鐵層不易形成或容易脫落，從而導致該處冷卻壁溫度及爐皮溫度急劇上升。

（3）爐缸溫度升高與爐缸竄煤氣有關，據了解該高爐建成投產后，未按要求對爐缸進行二次壓漿，爐皮與冷卻壁之間存在較大空腔形成氣隙。

5  應對措施及效果

（1）當天中班高爐立即休風，將爐缸2-14、2-15、2-16號三塊冷卻壁由常壓水改高壓水強制冷卻，復風后2-15號冷卻壁爐皮噴淋打水加強冷卻。

（2）休風后堵2-15號冷卻壁上方4個風口（5、6、7、8號）。

（3）復風后高爐停止富氧，加釩鈦球團礦護爐，以鐵中【Ti】0.15%為標準，同時提高爐溫至0.50%以上，鐵水含硫控制在0.030%以下操作。

（4）復風后加強爐缸水溫差、爐皮溫度監(jiān)測，重點加強2-15號冷卻壁爐皮溫度、水溫差及熱流強度的監(jiān)測。

 2020年6月19日21:50時3號爐高休風，20日0:56時復風。復風后2-15號冷卻壁水溫差下降至0.7℃，爐皮溫度下降至40℃以下（噴淋后溫度），熱流強度逐步下降，至20日10:00時已經降至11188kcal/h.㎡，已降至危險值以下。隨著水溫差、爐皮溫度、熱流強度的不斷下降，20日3號爐逐步開風口、加風操作，16:00時恢復富氧1500m3/h，留7號風口未開，水溫差在0.46℃以下，熱流強度在10000kcal/m2.h下。

6  爐缸壓漿治理 

2020年7月13日在爐缸2-15號冷卻壁上方區(qū)域安裝熱電偶加以監(jiān)測，熱電偶插入耐材深度50mm，同時在該塊冷卻壁周邊區(qū)域開孔壓漿施工，開孔位置見圖9。其中1-8#孔為冷卻壁熱面壓漿孔，目的是為了封堵冷卻壁熱面與碳素搗打料或碳磚之間產生的縫隙，孔深200mm（自爐皮）；9、10#孔為冷卻壁冷面壓漿孔，且該區(qū)域為爐皮溫度高區(qū)域，在開爐皮溫度最高點9#孔時發(fā)現(xiàn)爐殼和冷卻壁之間為空腔無壓漿料（見圖10），面積約有整塊冷卻壁的1/4。

壓漿材料采用導熱性較好的碳質壓入料，控制壓力在1MPa內，壓入時從下往上逐孔壓入，1、4、8、9、10#孔進料較多。壓漿完畢以后，7號風口由斜5°改為直風口，復風后熱流強度逐漸趨于穩(wěn)定。

2020年8月15日夜班，2-15號冷卻壁熱流強度持續(xù)升高達15000kcal/m2.h，3:34時高爐富氧量由4000m3/h退至2500m3/h，14時2-15水溫差上升至0.64℃，熱流強度高達17085kcal/m2.h,14:24時高爐富氧量控制到1500m3/h；水溫差及熱流強度持續(xù)上升。8月16日2:00時水溫差上升到0.68℃，熱流強度上升到17800kcal/m2.h；2:25時高爐采取停富氧措施控制冶強操作。16:00時水溫差達到0.69℃,熱流強度上升到18420kcal/m2.h，由于熱流強度過高且上升速度快，有爐缸燒穿風險，高爐于18:42時被迫休風，休風后堵6#、7#、8#風口。

2020年8月26日高爐安排休風10小時，對該部位進行二次壓漿施工，同時擴大周邊壓漿面積并控制壓漿料稀稠度。

第二次壓漿共開孔14個孔，編號9-22#（見圖11），同時利用第一次開的老孔，其中9、10、11#孔為冷面壓漿孔，開在2-15冷卻壁對應的風口下方，12、17、19#孔由于水管阻礙壓漿施工難度大，選孔位置有所變化，此次壓入壓漿材料約150公斤左右。壓漿完成后，繼續(xù)維持堵7號風口操作，高爐全風操作，富氧量4500m3/h，指標基本回歸到正常生產水平（見表2、圖12）。

7  結語 

（1）由于各方面的原因，爐殼與冷卻壁之間、冷卻壁與炭磚冷端之間出現(xiàn)竄煤氣會造成爐缸側壁局部熱電偶監(jiān)測溫度異常偏高。 

（2）在溫度異常點附近合理開孔進行灌漿處理，可以消除由煤氣竄動引起的熱電偶溫度異常。  

（3）爐墻局部溫度的升高通常是與產生了氣隙或鉛阻有關。 

（4）只通過大幅度增加爐缸水量來控制爐缸溫度異常升高的做法難于達到目的。 

（5）處理爐缸溫度局部升高最有效的辦法仍是嚴格控制條件下的壓漿維護及堵熱流強度偏高的冷卻壁上方風口操作。

（6）操作上適當抑制邊緣，以中心氣流為主，減輕環(huán)流對爐缸的侵蝕可以緩解爐缸溫度升高。