高  峰  张卫华  孟凡林  傅友根

（芜湖新兴铸管有限责任公司）

摘  要  芜湖新兴铸管1号高炉在2018年5月-11月期间，炉底水泥基墩出现裂纹并泄漏煤气，炉底水冷管温差和炉底中心点温度异常上升，存在较大生产安全隐患，高炉被迫降低冶炼强度，通过采用风口区域整体浇筑，炉底基墩制作围壳，灌浆封堵煤气通道等措施，解决了炉底温度升高的问题，并将炉底煤气泄漏量控制在安全范围内。经过12个月的生产实践表明，这次治理效果良好。

关键词  高炉  炉底温度  风口浇筑  灌浆

1  概况

芜湖新兴铸管1号高炉（1280m3）投产于2012年6月1日，高炉炉底冷却采用在炉壳底板下埋设水冷管的形式，炉底板以上，设2层400mm厚的半石墨碳砖，第3层为400mm的微孔碳砖，第4层紧靠陶瓷杯，为超微孔炭砖。陶瓷杯用微孔刚玉砖，杯壁厚345mm，杯垫厚800mm，陶瓷杯四周及下面采用超微孔碳砖的炉底、炉缸结构（如图1所示）。投产后，高炉各项生产指标均达到较好水平。从2017年9月开始发现炉底封板处出现开裂并窜出带压煤气，高炉风口带出现中套变形严重，小套上翘明显并漏煤气[1]；18年5月开始，炉底水泥基墩出现裂纹并有微量煤气泄漏，同时高炉炉底水冷管温差和炉底中心点温度上升速度异常（如图2所示），随着温差、温度的上升和炉底泄漏煤气浓度的升高，鉴于高炉的安全生产，高炉于6月开始减氧、控风降低冶炼强度，导致生产指标下降，成本大大上升。

2  炉底温度上升的原因分析

在炉底温差、温度不断上涨的期间，芜湖新兴铸管炼铁部门通过影响炉底温度的各种因素进行分析排查，认为炉底温度上升的原因主要有两个。

（1）炉缸碳砖有缝隙，锌、铅沉积。

（2）上部煤气通过风口区域下窜至炉底基墩。

对第一个影响因素，在2018年5月份，高炉炉底水冷管温差和炉底中心点温度开始上升后，通过分析2018年5-8月份炉缸第一层标高为7.1m的6支测温热电偶插入位置在第一层碳砖与第二层碳砖之间（如图3所示），插入深度分别为0.48m，1.78m，3.58m，5.38m的温度（如图4所示），可以看出，炉底碳砖温度在平稳波动，没有明显上升变化，可以得出这种观点与实际原因不符。

确定炉缸碳砖相对完好后，对第二个影响因素进行分析，由于高炉长期使用高Zn原料，炉内循环富集的锌蒸气在炉内高压条件下很容易进入到耐火砖炉衬的气孔内，部分渗入炉墙，在炉衬中冷却并氧化为ZnO，使砖衬体积膨胀产生内应力而开裂和塌落，进而破坏炉衬[2]，另一方面炉内的锌蒸气顺着冷却设备处的缝隙进入到风口区，温度降低冷凝为液体，从而大量凝结到风口组合砖中，使风口组合砖体积膨胀，造成风口中套变形及上翘。风口带的煤气则通过风口组合砖沿冷却壁的冷面和热面细小缝隙往下窜漏，窜漏的通道具有不规则性、细微性、位置不确定性，为后期处理增加了困难。另从一号高炉炉基结构图分析，炉底封板布置在水冷管上方，封板上是碳素找平层，煤气窜漏至炉底水泥基墩是以炉底封板的焊缝开裂或薄弱处为主要通道。

3  治理措施

（1）根据《高炉炼铁工艺设计规范》中规定的有害元素入炉标准，严格控制入炉原料碱金属≤3 kg/t、锌≤0.15 kg/t，减少循环富集。

（2）2018年6月至9月份先后4次对炉缸冷却壁冷面（炉皮侧）和冷却壁热面（碳砖侧）部位煤气封堵压浆治理，由于下窜通道多且无规则，封堵治理效果不佳，炉底温度仍持续上升。

（3）2018年11月至12月份，利用高炉年检中修机会对风口区域进行整体浇注和炉内喷涂（如图5所示），封堵了炉缸上部高温煤气下窜的通道。

（4）高炉炉底基墩煤气封堵治理，2018年11月至12月对炉底的耐热基墩、水泥基礅外部制作迷宫密封结构的外壳，保证炉体金属外壳无裂缝、漏点的前提下，利用塑相密封理论[3]，在炉缸第一、二、三层冷却壁以及基墩外壳内压入高炉塑性密封材料。确保将水泥基礅窜漏煤气封堵在钢板结构密封内（如图6所示），彻底消除了高炉本体基墩的贯通性煤气渗漏通道。

4  效果分析

经过对入炉原料有害元素的控制和煤气下窜通道的多次封堵治理，炉底中心点温度和炉底水冷管温差有了显著的下降，（如图7所示），炉底封板及基墩煤气泄漏基本得到了控制，炉底离本体1m范围内煤气浓度低于15ppm，给高炉生产和工作人员提供了安全的工作环境，12月份高炉开始提高冶炼强度，高炉主要经济指标得到了较大的改善，利用系数由2018年的2.46提高至2019年的3.15（如表1所示）。

5  结语

高炉炉底的维护时高炉安全生产和长寿的重要组成部分，通过本次芜湖新兴铸管一号高炉炉底温度上升的综合治理总结得到以下经验：

（1）研究炉缸碳砖温度变化和炉底的结构，找出导致炉底温度上升、炉底窜煤气的主要原因是本次治理取得成功的关键；

（2）采用风口区域整体浇筑与炉底灌浆塑性密封上下结合的方式较为彻底的封堵煤气下窜通道是本次治理取得成功的重要因素；

（3）碱金属和锌等有害元素对高炉耐材的破坏影响重大，要严格控制碱金属和锌等有害元素的入炉量。

6  参考文献

[1] 张卫华，孟凡林，高峰等.芜湖新兴铸管1号高炉炉基上涨的治理[J].炼铁，2019-6（57-58）.

[2] 周传典.高炉炼铁生产技术手册[M].北京:冶金工业出版社.2002:115.

[3] 郭宪臻，沈峰满，于海彬，钱忠俊，等.安阳9号高炉炉底煤气治理实践[J].炼铁，2011-4（33-35）.