摘  要  中天钢铁9#高炉（1580m3）于2012年4月投产，已服役4年多时间，高炉利用系数在3.0吨/天.M3左右，由于冶炼强度运行在较高水平，炉缸内衬温度呈不断升高趋势，本文通过采用炉缸一维侵蚀测算方法系统，计算炉缸内衬残余厚度，并根据炉缸侧壁热电偶温度上升情况，对炉罐四层冷却以下部位进行维护灌浆，达到控制炉缸温度持续上升的目的。

关键词  有效比表面积   残余厚度   灌浆

1  前言

中天钢铁9#炉设计炉容1580m3，2012年4月开炉。炉底采用三成半石墨碳砖+一层微孔碳+一层超微孔碳砖+两层刚玉陶瓷垫组合，炉缸环砌超微孔碳砖，内壁砌筑刚玉陶瓷杯。炉缸炉底总共安装107支热电偶，其中标高10.000m以下共安装95支热电偶。自2005年1月以来，炉缸三层东铁口下方▽9198mm温度(三层冷却壁下方)上升速度逐步加快，由原来月温度540℃上升至812℃，平均每月上升20℃。通过做热成像，炉皮温度由原来30℃多，上升至现在的55℃左右。炉缸内层温度不断上升，给高炉安全生产带来极大隐患。现根据现有（水温差、热电偶）等监控手段，对炉缸的侵蚀状态进行评价。

2  炉缸侵蚀状态的评价

2.1  炉缸冷却水冷却强度的问题

高炉本体冷却系统与炭砖相互依存，如果炭砖被大幅度的侵蚀，则冷板会与高温煤气甚至铁水直接接触，则任何冷却材质、冷却形式、冷却水量都不会有作用。若循环水量偏小，则炭砖热量难以传出炉外，热量积聚在炭砖内部，易造成环裂、渗碳等，炉缸亦不会长寿。

中钢9#高炉采用软水密闭循环冷却系统，可承受热流强度的大幅波动，无结垢，无腐蚀，耗水量少，但是对局部冷却制度进行强化难以实现，加之冷却装备缺乏单支水冷管流量及单层冷板水温差监测手段，我们未能准确计算每一块冷板的冷却强度（或热流强度）。

中钢9#高炉软水密闭循环冷却系统，循环水量为3580m3/h。计算流速为2.348m/s，其雷诺指数通过计算为110000，其指标可以满足炭砖完整时期和非铁口侧的冷却要求，但对于铁口侧，其下方铁水环流加剧，受到铁水的冲刷作用，侵蚀严重。为防止炭砖不被侵蚀，可以加大冷却设备的冷却强度在铁口下方形成渣皮，防止炭砖前端渣皮不被熔化。

2.2  冷却壁比表面积

中钢采用软水密闭循环冷却系统，冷却水质基本达到合格要求。炉缸炉底共四层冷却壁188块冷板，材质为铸钢冷却壁，水管规格规格￠65mm*6mm，冷却水量3580m3/h,水管采用4进4出或6进6出（铁口纯铜冷却壁），冷却水管纵向布置，冷却比表面积为1.12，完全符合冷却要求。

2.3  炉缸工作的稳定性

由于炉缸工作的不均匀性，会加剧炉缸的侵蚀。高炉炉芯温度会炉缸温度有重要的影响，炉芯温度低，则死铁层厚，环流加剧，炉缸温度升高；炉芯温度高，死铁层薄，环流减弱，则炉缸温度降低。如图1所示。

9#高炉中心温度波动比较大，炉缸死料柱活性时好时坏，环流时强时弱，最终会使炉缸侵蚀愈来愈重。

2.4  炉缸侵蚀状况的推断

中钢9#高炉由于热电偶布置较少，我们根据传统一维传导理论，推断计算炉缸炉底的温度场、1150℃线以及860℃碳砖脆化线，并对热流强度、剩余碳砖厚度、最高温度等计算结果进行预警，有效监测高炉炉缸炉底的安全状态。

根据全国中小型高炉护炉实践，我们把热流强度低于16.7MJ/M2*H时视为正常状态，当热流强度大于29.2MJ/M2*H时，视为报警值，当大于50MJ/M2*H时视为事故值，根据这个理论，我们将炉缸的热流强度计算后得到雷达图如图2-图5所示。

根据热流强度计算，推断出9198正东方向热流强度已经到达警戒值，其炭砖内部积聚了大量的热量，易造成环裂。对此，利用一维传热理论，对炭砖、陶瓷杯剩余厚度、875℃炭砖脆化线进行计算，结果如图6所示。从图七可以看出，陶瓷杯剩余厚度为69mm左右，炭砖热面温度已经达到856℃，距离炭砖脆化线875℃已经很接近，在渣皮不断脱落、形成的过程中，炭砖热面温度进一步升高，陶瓷杯最终被侵蚀，1150℃等温线慢慢向炭砖推移，侵蚀将进一步加剧。

3  检修灌浆维护

通过9#高炉几次温度异常进行比较，可以断定冷却壁与炭砖之间、冷却壁与炉壳之间气隙过大，是高炉炉缸侵蚀的一个重要因素。为填充高炉炉缸内部气隙，减小炉缸热量传递热阻。例：5月10日依《9#高炉灌浆方案》，对炉缸三层、四层进行灌浆，炉缸灌浆共消耗碳质灌浆料1.7吨，管道及设备剩余0.6吨，撒落0.1吨，实际灌入1.0吨。本次高炉炉缸压力严格控制在2.5MPa以下，达到规定压力立即停止压入，进行保压，压力下降后再次压入，如此进行三次后则换孔压浆。

通过本次检修灌浆，在灌浆料进入比较多的东南方向，东北方向温度有小幅度下降，下降幅度在10℃左右。在炉缸正东方向温度波动很大，一方面有高炉操作有关，另一方面与灌入浆料较少有关，温度仍处于较高水平。

4  结语

（1）9#高炉软水密闭循环冷却水流速2.348m/s，雷诺指数为110000，虽可保证陶瓷杯完好时或非铁口区域的冷却要求，对于铁口侧，随着陶瓷杯的脱落，仍须加强冷却强度。

（2）9#高炉中心温度波动比较大，炉缸死料柱活性时好时坏，环流时强时弱，最终会使炉缸侵蚀愈来愈重。

（3）根据热流强度计算，推断出9198正东方向热流强度已经到达警戒值，其炭砖内部积聚了大量的热量，易造成环裂。

（4）目前中钢9#高炉炉缸侧壁侵蚀严重，位置在铁口下方区域，典型的“象脚型”侵蚀特点，其陶瓷杯厚度仅剩余69mm,炭砖热面温度已经达到856℃，距离炭砖脆化线875℃已经很十分接近。

（5）通过灌浆，在冷却壁与炭砖冷面之间注入碳质料，保证炭砖热面热量通过冷却壁带出，这一做法在中钢9#高炉已取得初步成效。