丁  毅  黃火相  劉海源  劉 鈺

（廣西貴港鋼鐵集團(tuán)有限公司）

摘  要  爐缸澆筑后側(cè)壁扒渣門部位冷卻壁監(jiān)測(cè)溫度出現(xiàn)異常升高，給高爐的正常安全生產(chǎn)帶來(lái)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(qiáng)度控制到合理的范圍內(nèi)，消除了影響高爐生產(chǎn)的重大安全隱患。 

關(guān)鍵詞  爐缸側(cè)壁  扒爐門  溫度  處理

貴鋼3號(hào)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(jié)構(gòu)，設(shè)有14個(gè)風(fēng)口，1個(gè)鐵口，無(wú)渣口，石家莊華遠(yuǎn)串罐式無(wú)料鐘爐頂，溜槽長(zhǎng)度1600mm；冷卻系統(tǒng)采用開路循環(huán)水冷卻，冷卻結(jié)構(gòu)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(chǎn)，2019年2月21日至26日爐缸放殘鐵進(jìn)行爐缸爐底澆筑修復(fù)。爐缸整體澆注完畢投運(yùn)后一直正常生產(chǎn)，在2020年4月29日發(fā)現(xiàn)爐底溫度達(dá)到466℃，2020年6月19日爐缸扒爐門2層15號(hào)（2-15#）冷卻壁爐皮溫度、水溫差及熱流強(qiáng)度異常升高，危及安全生產(chǎn)。為此采取一系列護(hù)爐措施，爐底溫度逐步下降，實(shí)現(xiàn)高爐安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1  高爐爐底、爐缸結(jié)構(gòu)

貴鋼3號(hào)高爐采用陶瓷杯炭磚水冷爐底爐缸結(jié)構(gòu)（如圖 1 所示）。爐底下部橫砌五層國(guó)產(chǎn)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(fù)合棕剛玉陶瓷杯蓋磚。爐缸內(nèi)側(cè)砌復(fù)合棕剛玉磚，陶瓷杯墊采用2層棕剛玉莫來(lái)石磚和微孔炭磚砌筑結(jié)構(gòu)。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(shí)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(dǎo)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(cè)壁、風(fēng)口帶澆注。

2.4  澆筑材質(zhì)

爐底第四、五層及殘鐵門采用納米溶膠結(jié)合高導(dǎo)熱澆注料。爐底第六、七層陶瓷墊，爐缸側(cè)壁、鐵口、風(fēng)口帶采用納米溶膠結(jié)合剛玉碳化硅澆注料。

3  高爐爐底爐缸側(cè)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(chǎn)，在2020年4月29日發(fā)現(xiàn)爐底溫度達(dá)到466℃（見圖6），且有持續(xù)上升的趨勢(shì)，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(hào)冷卻壁）對(duì)應(yīng)的爐皮（上部）溫度、水溫差、熱流強(qiáng)度及側(cè)壁熱電偶溫度異常升高；2-15號(hào)冷卻壁熱流強(qiáng)度達(dá)到15000kcal//m2.h，對(duì)應(yīng)的爐皮溫度超過60℃，最高達(dá)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(hào)爐2-15號(hào)冷卻壁是2019年高爐爐缸澆筑的殘鐵口及材料、人員進(jìn)出高爐的爐門（見圖7），該冷卻壁的側(cè)壁微孔碳?jí)K全部損壞被清理掉，重新澆筑時(shí)未砌筑新碳磚，而是采用高導(dǎo)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(jié)合處產(chǎn)生收縮縫是導(dǎo)致該處溫度異常升高的主要原因。

（2）3號(hào)爐為了處理爐墻結(jié)厚及追求產(chǎn)量，采取了發(fā)展邊緣氣流及高富氧、高冶強(qiáng)操作手段，二者加強(qiáng)了鐵水對(duì)爐缸側(cè)壁的環(huán)流侵蝕同時(shí)，重新澆筑的的高導(dǎo)熱澆注料導(dǎo)熱系數(shù)＜9W/(m·K)，而原處的微孔環(huán)碳導(dǎo)熱系數(shù)≥12W/(m·K)，由于該處澆注料的導(dǎo)熱系數(shù)比原有微孔碳磚的導(dǎo)熱系數(shù)更低，在相同條件下，爐缸熱面熱量不能有效導(dǎo)出，在高冶強(qiáng)條件下該處1150℃凝鐵層不易形成或容易脫落，從而導(dǎo)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(guān)，據(jù)了解該高爐建成投產(chǎn)后，未按要求對(duì)爐缸進(jìn)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(yīng)對(duì)措施及效果

（1）當(dāng)天中班高爐立即休風(fēng)，將爐缸2-14、2-15、2-16號(hào)三塊冷卻壁由常壓水改高壓水強(qiáng)制冷卻，復(fù)風(fēng)后2-15號(hào)冷卻壁爐皮噴淋打水加強(qiáng)冷卻。

（2）休風(fēng)后堵2-15號(hào)冷卻壁上方4個(gè)風(fēng)口（5、6、7、8號(hào)）。

（3）復(fù)風(fēng)后高爐停止富氧，加釩鈦球團(tuán)礦護(hù)爐，以鐵中【Ti】0.15%為標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)提高爐溫至0.50%以上，鐵水含硫控制在0.030%以下操作。

（4）復(fù)風(fēng)后加強(qiáng)爐缸水溫差、爐皮溫度監(jiān)測(cè)，重點(diǎn)加強(qiáng)2-15號(hào)冷卻壁爐皮溫度、水溫差及熱流強(qiáng)度的監(jiān)測(cè)。

 2020年6月19日21:50時(shí)3號(hào)爐高休風(fēng)，20日0:56時(shí)復(fù)風(fēng)。復(fù)風(fēng)后2-15號(hào)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(qiáng)度逐步下降，至20日10:00時(shí)已經(jīng)降至11188kcal/h.㎡，已降至危險(xiǎn)值以下。隨著水溫差、爐皮溫度、熱流強(qiáng)度的不斷下降，20日3號(hào)爐逐步開風(fēng)口、加風(fēng)操作，16:00時(shí)恢復(fù)富氧1500m3/h，留7號(hào)風(fēng)口未開，水溫差在0.46℃以下，熱流強(qiáng)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(hào)冷卻壁上方區(qū)域安裝熱電偶加以監(jiān)測(cè)，熱電偶插入耐材深度50mm，同時(shí)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?fù)v打料或碳磚之間產(chǎn)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?yàn)闋t皮溫度高區(qū)域，在開爐皮溫度最高點(diǎn)9#孔時(shí)發(fā)現(xiàn)爐殼和冷卻壁之間為空腔無(wú)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(dǎo)熱性較好的碳質(zhì)壓入料，控制壓力在1MPa內(nèi)，壓入時(shí)從下往上逐孔壓入，1、4、8、9、10#孔進(jìn)料較多。壓漿完畢以后，7號(hào)風(fēng)口由斜5°改為直風(fēng)口，復(fù)風(fēng)后熱流強(qiáng)度逐漸趨于穩(wěn)定。

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

2020年8月26日高爐安排休風(fēng)10小時(shí)，對(duì)該部位進(jìn)行二次壓漿施工，同時(shí)擴(kuò)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(gè)孔，編號(hào)9-22#（見圖11），同時(shí)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(duì)應(yīng)的風(fēng)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(hào)風(fēng)口操作，高爐全風(fēng)操作，富氧量4500m3/h，指標(biāo)基本回歸到正常生產(chǎn)水平（見表2、圖12）。

7  結(jié)語(yǔ) 

（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(huì)造成爐缸側(cè)壁局部熱電偶監(jiān)測(cè)溫度異常偏高。 

（2）在溫度異常點(diǎn)附近合理開孔進(jìn)行灌漿處理，可以消除由煤氣竄動(dòng)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(chǎn)生了氣隙或鉛阻有關(guān)。 

（4）只通過大幅度增加爐缸水量來(lái)控制爐缸溫度異常升高的做法難于達(dá)到目的。 

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

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