张志健 江会清 廖永钱 刘涛

方大特钢科技股份有限公司

摘  要  本文针对方大特钢1#高炉炉役后期炉缸侵蚀加剧的状况，通过加强炉缸状态监控、改善入炉原燃料、控制富氧、优化操作制度、炉前出铁制度、含钛炉料等一系列护炉措施，延缓炉缸的进一步侵蚀，在此基础上再建立炉缸水温差异常紧急预案，做到在顺行的基础上护炉，在安全的前提下最大限度地完成各项技术经济指标。

关键词  高炉后期  炉缸侵蚀  护炉  长寿

1  前言

方大特钢1 号高炉（1050 m3）于 2006年 10月建成投产，至今生产约十年。炉底采用两层半石墨炭砖+两层微孔炭砖+两层陶瓷垫结构，炉缸环碳采用微孔炭砖，2个铁口、20个风口、无渣口。方大特钢1号高炉炉缸炉底结构如下：

由图可见，高炉炉缸直径8350mm，炉底采用两层半石墨砖+两层微孔炭砖的结构，共厚2008mm。该高炉炉底采用半石墨炭砖，性能如下：体积密度≥1.6 g/cm3；常温耐压强度≥30MPa；导热系数：室温时≥ 6 W/(m∙K)，300℃时≥ 9 W/(m∙K)，600℃时≥12 W/(m∙K)。炉缸环碳采用微孔炭砖，环炭砖性能参数：体积密度≥1.6g/cm3；耐压强度≥36MPa；抗折强度≥9MPa；导热系数(600℃)≥10 W/(m∙K)。

高炉共20个风口，两个铁口，铁口位于炉缸第三段冷却壁处，风口位于炉缸第五段冷却壁处。

2  炉缸侵蚀情况

目前炉缸三、四层局部冷却壁水温差经常出现偏高现象（往往是单边铁口连续偏浅渣铁未出好或修补大沟长期单边出铁造成），波动部位主要是10#~14#冷却壁（7#、8#风口下方）及28#~32#冷却壁（16#、17#风口下方）。2015年9月6日现场所测方大特钢1号高炉炉缸侧壁水温差最高为1.8℃，达到历史最高值，且水温差最高部位在第2段第27号冷却壁处，此部位的热流强度为炉缸侧壁历史最高热流强度，根据公式计算此时方大特钢1号高炉炉缸侧壁冷却壁热流强度，且认为此时热流强度为炉缸部位历史最高热流强度，炉缸侧壁1~2段、3~4段冷却壁热流强度变化情如图2-1、2-2。

热流强度计算公式如下：

式中：q——热流强度，J/(s∙m2)；

A——计算部位面积，m2；

c——水的比热容，取1kcal/(kg∙℃)，1kcal=4.18kJ；

W——水的流量，kg/s；

∆t——进出水的温差，℃。

根据热流强度及各种参数计算得出的碳砖残厚的计算结果如下表：

碳砖侵蚀较严重，为了确保炉缸安全，高炉采取了一系列措施，遏制铁口下面炉缸侧壁温度上升，确保了安全稳定生产。

3  护炉措施

3.1 提高炉缸炉底冷却强度

1. 通过将炉身上部以上的水量分到炉缸部位，保证炉腹炉腰部位水量不减的前提下增加炉缸水量

2. 定期清洗水管

3. 炉缸局部水温差上升，及时在该部位及时采取炉壳喷水措施

4. 要求动力确保1#高炉中压水压力≥0.50KPa、流量≥4500 m³/h，高压水压力≥1.10KPa、流量≥780m³/h，特别是后期高压水量不够，新增一路高压水专供水温差高的冷却壁。

5. 局部冷却壁温度高，改高压水

3.2 加强炉缸炉底状况监控

1. 从接线头处检查热电偶损坏情况，尽可能多的恢复炉缸热电偶

2. 每两小时准确测量一次炉缸侧壁所有冷却壁的水流量，并同时测量对应的水温差，时刻关注炉缸侧壁水温差变化趋势；

3. 根据高炉炉缸侧壁冷却壁水流量及水温差测量值，每两小时计算一次炉缸侧壁冷却壁热流强度；

4. 加装炉壳温度在线监控

5. 加装4个炉缸摄像头，对炉缸炉壳监控

3.3 调整风口，控制冶炼强度

严格控制风压≤380KPa、压差≤165KPa，风温1200~1220度。富氧控制≤2000m³/h且要求均匀稳定使用部分长风口小套加长（505mm→550mm）,利用休风机会逐步更换在环碳侵蚀严重部位的风口（7#、8#、16#、17#风口）。

3.4 原燃料控制

1. 烧结矿（75%±）+球团（25%±）的炉料结构，球团矿尽量以外球为主，稳定高炉炉料结构，确保炉内压差，确保顺行。

2. 稳定焦炭和煤粉质量，外部燃料条件变化时，优先1#炉使用质量好的燃料，如干熄焦或外购焦，厂焦热态强度大于60%，反应性小于30%等。

3. 减少槽下入炉含粉率，控制矿的料流速度小于40kg/s,焦小于25 kg/s

4. 尽可能降低矿及燃料的入炉含硫负荷（4.0kg/t以下），减少对炉缸冲刷；

5. 严格控制入炉Zn负荷到0.3~0.55kg/t

3.5 优化高炉操作

1. 热制度:

1.1、【Si】：0.35~0.55 确保铁水物理热≥1470℃，如果连续两炉炉温低于下限或铁水物理热小于1470℃，必须采取有效措施（加煤、调负荷、加净焦、控风控氧等）。

1.2、【S】：≤0.035% 炉渣碱度以花玻渣为主，连续两炉【S】大于0.035%必须采取有效措施（提炉温、调配比等）。

2. 装料制度：

采用抑制边缘煤气流，吹透中心的装料制度，坚持大矿角，正角差，大矿批，以减少对炉体的热应力冲击破坏，同时提高煤气利用效果。。

3.6 炉前出铁制度

1. 铁口深度≥2400mm，杜绝跑泥现象，确保每炉来风堵口

2. 抓好炉外出铁准时制生产，及时出尽渣铁

3. 严禁出现连续性铁口偏浅（≤2200mm）,如铁口连续偏浅，必须采取有效措施（加铁次、适当减风出铁等）将铁口深度做上去

4. 修补大沟单边出铁时，考虑使用单边出铁专用炮泥，确保铁口深度

5. 修补大沟时，提前一个班加入高钛球护炉，保证铁水含钛在0.120~0.150%之间，防止单边出铁导致水温差大幅上升。

3.7 使用钒钛球护炉

钒钛矿护炉是指将钒钛矿加入高炉后，在高温强还原性气氛中，钒钛矿中的TiO2转化为TiC、TiN及Ti(C,N)等高熔点物质，沉积在炉底炉缸部位形成难熔的护炉层，延长高炉寿命。另有观点认为，TiC、TiN及固熔体生成后，易在低温下“结厚”，粘附在受侵蚀部位而起到护炉作用。因此，高炉操作必须适当控制生铁含[Si]，以促进[Ti]的还原，又不至于造成渣铁过分粘稠，破坏炉况顺行。炉温按0.35~0.55控制，保持生铁含钛0.10%~0.12%，使炉缸侧壁和底部形成稳定保护层；

3.8 建立炉缸水温差异常的紧急预案

炉缸局部水温差≥3.5℃时，必须启动紧急预案。紧急预案如下：

1. 对水温差高部位的炉壳进行喷水。

2. 首先炉内参数控制：【Si】控制在0.50~0.70、【S】控制≤0.030%。

3. 同时加高钛球进行护炉，【Ti】控制在0.150~0.20%或0.2%以上。

4. 停氧操作，同时风压降低5~10%，如水温差持续上升且大于4.0℃，风压必须降低20%以上。

5. 将水温差高的冷却壁接高压水。

6. 加快炉外出铁频次，要求出铁时间间隔控制在20min以内。

7. 最后如以上措施均采取，水温差仍能持续上升或超过一个班大于4.0℃，则休风堵相应水温差高部位的风口。

8. 看水工必须每小时测量一次相应部位的水温差及炉壳温度。

9. 如果整体水温差高通过采取以上措施无效，必须休风堵部分水温差最高处的风口，大幅度长时间降低冶强冶炼；

4  结束语

通过采取多种护炉措施，1#高炉炉缸水温差基本稳定，热流强度有所下降，均保持在相对安全的控制范围之内，可以相对的延迟高炉的使用寿命，提高了1#高炉的经济性。在高炉炉役末期炉缸侵蚀较严重时只有加大各种护炉措施，才能更好的延缓炉缸的侵蚀，提高高炉的一代炉龄。

5  参考文献

[1]宋建成.高炉含钛炉料护炉技术[M].北京：冶金工程出版社，1994

[2]王筱留.高炉生产知识问答[M].北京：冶金工业出版社，2008

[3]周传典.高炉炼铁生产技术手册[M].北京：冶金工业出版社，2005

[4]忻毅，张振伟.宝钢不锈钢2#高炉炉役末期护炉实践.河北：价值工程，2014

[5]白永刚，金英瑞，宁亚波，赵贵清.榆钢高炉护炉实践.甘肃：甘肃冶金，2010