摘 要：宣钢4号高炉在炉缸水温差急剧升高后，采取提高冷却水流量、钛矿护炉、改善炉前出铁、调整煤气分布等一系列措施，有效控制住水温差，并把水温差降到相对合理的范围内，确保了高炉的安全、顺行与稳定。

关键词：高炉安全  炉缸侵蚀  侧壁温度  异常升高  护炉维护    

1  引言

宣钢4^#高炉于2005年10月24日点火开炉，高炉以“先进、实用、可靠、经济、环保”为设计原则，主要特点表现在大炉缸、加深死铁层、适当矮胖、减小炉身及炉腹角等方面。加大炉缸高度到4.3m，保证风口前有足够的风口回旋区，有利于煤粉的充分燃烧及改善高炉下部中心焦的透气(液)性，有利于改善气体动力学条件；死铁层深度加深到2143mm，减少铁水环流侵蚀炉衬，提高炉缸、炉底寿命；适应宣钢原燃料条件，炉型适当矮胖，高径比Hu/D=2.41；适当减小炉腹角，有利于炉内煤气流均匀分配，减少对炉腹渣皮的冲刷，使炉腹冷却壁更好地结成渣皮，延长炉腹寿命。

高炉炉底、炉缸内衬中，炉底最下层为国产石墨砖，炉底最上层为微孔炭砖，它们之间为三层国产半石墨质炭砖；炉缸侧壁共设置10层BC-7S微孔炭砖，铁口局部为BC-8SR超微孔炭砖；炉底为具有双向错台形状的莫来石质大块制品RL70MLC构成的“整体”陶瓷垫，采用同心圆互锁方式砌筑的单层结构、高度为800mm；陶瓷杯壁采用RL89MNC大块灰刚玉砖、各杯壁砖带有凹凸镶嵌匹配的密封带，炉缸中上部的陶瓷杯壁厚度为340mm，铁口区域和铁口以下的杯壁厚度逐渐增厚并与陶瓷垫形成平滑过渡的“锅底”型热面,风口区域采用与陶瓷杯壁相同材质的单元式大块风口组合砖。同时，在陶瓷杯、风口组合砖内衬结构中采用了诸如膨胀垫、缓冲密闭层、隔水板等应力释放、结构密闭等细部结构元素技术。

2013年1月16日开始，位于西铁口下方炉缸碳砖温度大幅度升高，尤其是T1493和T1593电偶点于1月23日升高至700℃以上，最高达到748℃，而沿T1493和T1593两个电偶点顺时针方向八、九层碳砖温度都逐步上升过程，此处正处于象脚区，该区域水温差0.3℃，热流强度直逼15000cal/m²•h的事故值水平。如果不尽快采取措施，炉缸局部温度进一步升高，极可能发生烧穿事故，高炉一代炉龄寿命受到严重威胁。

2 4号炉缸侧壁温度异常原因分析

2.1 内衬侵蚀

炉缸耐火材料内衬的侵蚀是炉缸侧壁温度异常的主要原因。4 号高炉于2005 年10 月24 日点火开炉至今近7年，尤其是2008年开始，根据市场资源要求以及公司计划，入炉钛负荷增加13kg，由于长时间入炉钛负荷高，炉底中心温度总体呈下降趋势，宣钢其它几座高炉也存在类似问题，4号高炉炉缸结厚和炉底堆积问题越来越明显。死料柱的透气透液性有时较差，加剧了铁水环流对炉缸的侵蚀。铁水环流强度与死料柱体积、空隙度即炉芯焦透液性关系极大， 而且死料柱空隙度的影响要比其体积影响大得多。炉芯焦粒度越小、粉末越多， 则空隙度越小， 其中残留的渣铁量越大。透液性越差炉底温度越低， 炉缸中心越不活跃， 铁水环流越强烈。由于初始中心煤气流较弱， 炉缸中心难以吹透， 结果使死料柱处于呆滞状态， 炉芯焦更新缓慢。导致炉芯温度偏低。特别是4号高炉中修开炉以来，炉底温度一个月后就上升到正常水平385℃左右，而后却不断走低，最低至186℃，而此温度正常水平在300-400℃。炉底温度低，炉缸不活，铁水环流越强烈，炉缸侧侵蚀加剧。

2.2 钛负荷降低，生铁含锰升高

由于冷却壁破损原因，宣钢4号高炉2011年10月停炉中修，并于2012 年4 月6 日开炉。开炉后，随着原料中外粉比例增加，入炉钛负荷逐步降低，由最初的14kg/t，一直降低至7.8 kg/t，而生铁含锰却逐步上升至0.5%（原0.3%），和之前长期钛负荷高相比，有效、稳定的钛保护被打破，而且生铁锰含量升高，无形中形成了洗炉过程。

2.3停炉中修影响

在2011年10月份停炉过程中为控制顶温，炉顶采用打水降温，加之炉料降至风口以下，炉顶打水对风口带的陶瓷杯产生了一定的破损作用；同时高炉内部耐材，尤其炉缸部位的耐材经历停炉、开炉的冷、热交替作用，很可能产生裂缝，导致后续生产过程中出现渗铁，使炉缸局部温度过高。

3 炉缸维护措施

3.1阶段性加钛料护炉

含钛料护炉的基本原理是钛料进入炉缸后，TiO2被直接还原成钛，然后再生成TiC（熔化温度3150℃）和TiN（熔化温度2950℃）及固溶体Ti,它们再与铁水和从铁水中析出的石墨结合在一起，进入所侵蚀砖的缝隙，或在有冷却的表面凝结成保护层，并且炉缸砖衬受侵蚀愈严重，冷却壁与铁水愈接近，形成的难溶保护层愈厚，从而达到护炉作用。从2013 年3 月份开始入炉钛负荷一直稳定在10kg 左右。

3.2装料制度调整

装料制度调整的整体思路是，打开中心，稳定边缘，确保两条通路的煤气，而且中心煤气温度略高于边缘。力求矿的平铺，边缘与中心焦炭呈哑铃型分布，这样有利于煤气的稳定。坚持做好炉温，保证充足的物理热，促使软融带上移，缓解炉内压量关系。尽可能减小中心死焦堆，以减弱铁水环流对炉缸壁碳砖的冲刷与侵蚀。

3.3提高冷却水压力

采取的措施是将炉体冷却水流量2800m³/h增至3300m³/h，温差与热流强度均回到正常水平。但同时我们也应该注意到，通过提高冷却水流量只是一种强制冷却手段，还不足以完全控制水温差的升高趋势。

3.4加强铁口维护

炉前出铁严格确保铁口深度达到2800～3200mm，铁口过浅时，及时采取措施使铁口

达到正常深度。做到铁口深度不浅、铁口角度不偏、铁口孔道不宽，这样对维护出铁口侧

壁的内衬起了重要作用，减少了环流对炉缸侧壁的冲刷。

3.5炉缸、炉底在线监测

宣钢4号高炉成功应用炉缸、炉底在线监测系统，它可随时掌握炉缸、炉底侵蚀状况。炉缸冷却壁水温差、炉底热电偶温度可在线采集，通过数据整理、信息反馈，根据冷却壁水温差和炉缸、炉底热电偶的实时温度，系统能够在线计算炉缸炉底的温度场、热流强度、侵蚀轮廓和渣铁壳的变化，在纵剖面上成功显示侵蚀程度、等温线等，也可随时查询、了解生产过程中炉缸、炉底的残衬厚度、热电偶的实时温度及最高温度的数据库，并实现炉缸、炉底侵蚀加剧、活跃状态异常等实时报警提示，侵蚀计算结果直观准确地反映了炉缸、炉底侵蚀状况及渣铁壳随生产操作的变化，为高炉生产及操作提供了重要依据。

4 效果及体会

以上措施采取后，T1493 和T1593 及周边温度逐步降低至正常，消除了影响高炉安全

生产的重大隐患，利用系数稳定在2.4t/（m³.d） 左右。

4 结语

2013年1月，宣钢4号高炉炉缸温度异常升高，通过采取提高冷却水流量、阶段性加钛护炉、装料制度调整等措施，至2017年末炉缸温度点T1493和T1593始终控制在200℃～300℃正常范围内，确保了生产过程的安全。