摘要  新三洲特鋼2#660m3高爐2016年6月爐缸溫度急劇升高，被迫采取低冶強維持生產措施，并做好停爐大修準備。通過科學分析，采取冷卻壁灌漿、抑制邊緣環流等護爐技術措施，高爐恢復滿負荷生產，技術經濟指標大幅度提升。

關鍵詞  爐缸溫度  護爐  消除氣隙 強化冶煉

1  爐缸運行狀況概述  

新三洲特鋼有限公司660m3高爐于2013年5月份建成投產，設計利用系數3.5t/m3.d，高徑比Hu/D=2.78,高爐屬于同等高爐當中矮胖型高爐。設計18個風口，單鐵口設置，爐缸爐底采用高導熱微孔碳磚+陶瓷杯結構，爐底五層碳磚設計（三層半石墨+二層微孔），爐缸側壁十一層大塊微孔環碳。（爐缸結構如圖1）

運行3年后，從2016年6月份開始出現爐缸二段側壁碳磚檢測點溫度上升，在爐缸標高6.01-6.96米位置東南側最高時電偶測溫點高達800℃，熱流強度最高達到14831Kcal×104/S.m3（部分測量數據見表1），遠遠超高爐缸安全運行范圍，煉鐵廠從2016年7月份年開始陸續采用護爐措施維持高爐生產， 但高爐一直處于控制冶強操作，產量偏低消耗高，僅僅維持低水平順行狀態運行，嚴重影響高爐公司整體經濟效益（護爐期間指標情況見表2）。

2  爐缸工作狀態分析

本高爐爐缸部位采用微孔環碳砌筑，爐底采用三層半石墨質和兩層微孔碳磚，爐缸內墊及爐底炭轉之上采用復合棕剛玉質陶瓷杯結構，爐缸采用四層光面冷卻壁冷卻。爐缸爐底設計屬于同等級別高爐規范設計，沒有設計缺陷，通過深入的分析和計算，導致爐缸熱狀態出現“異常”的原因可能出現在施工質量和高爐冷卻制度等環節。2.1  碳磚與冷卻壁之間有“氣隙”，存在熱阻，碳磚熱量不能及時傳導

碳磚與冷卻壁之間采用高導熱碳素料填充，施工時由于工期緊，缺少有效的質量跟蹤機制。加之又是冬季施工，低溫粗縫糊加熱溫度不夠，壓縮比達不到要求的45%，在碳磚與冷卻壁之間有一定的不實空隙。一方面阻礙了碳磚熱量的傳導，同時隨著碳磚的受熱膨脹，碳磚向爐殼方向回退，磚縫增加，肯能導致磚縫內鉆入鐵水，引起局部溫度異常升高。

2.2  冷卻水水質差，冷卻壁結垢嚴重，冷卻效果差

高爐隨采用工業凈水開路冷卻，公司冷卻水源為運河水，水質渾濁，硬度偏高，公司凈水系統對（對）污水的處理能力有限，從高爐冷卻水管出水都能明顯看到結垢現象，推斷冷卻壁內部水管存在比較嚴重的結垢現象，冷卻效果差，熱量嚴重聚集在碳磚內部。

2.3  冷卻壁與爐殼之間有竄煤氣現象

冷卻壁與爐殼之間采用壓漿料冷態壓漿施工，施工單位壓漿經驗不足，爐殼間存在明顯的空腔。風口區域的高溫煤氣在空腔內流動，使冷卻壁“腹背受熱”，個別區域水溫差升高。風口大套間有一半以上煤氣火較大，特別是原預留渣口大套和中套之間的煤氣火尤為嚴重，最長的火焰苗有700mm長度。

2.4  個別區域確實存在象腳狀侵蝕

高爐運行三年，是陶瓷壁、陶瓷墊的侵蝕期限，隨著陶瓷保溫材料的侵蝕，就需要冷卻系統迅速將熱量帶出，在碳磚的內表面形成凝結層，進一步緩解碳磚的侵蝕。但由于冷卻方面的原因，不能很好的實現熱傳導，凝結層不穩定，在冷缸死鐵層區域（標高5.9m）處出現象腳侵蝕，碳磚厚度變薄，熱流強度出現超標。

從爐缸電偶檢測數值分析，爐缸北側和西側溫度偏高（圖2為三月份某日截圖），電偶測溫位置分別進入碳磚100mm和200mm，假設溫度為線性變化，北側617-443=174℃，每1℃對應碳磚厚度0.575mm，殘碳厚度應為：  （1150-617）*0.575+100=406mm，同理推算爐缸西側殘碳厚度為459mm。

綜合以上分析和推斷，筆者認為，本高爐雖然存在異常侵蝕，但總體爐缸狀態可以通過合理的護爐措施進行有效控制，以緩解長期低產高耗的損失。

3  采取了合理有效的操作措施，高爐爐缸狀態轉危為安

17年初，隨著公司煉鋼產能的提上和鐵水利潤的增加，煉鐵產量偏低成為限制公司效益的瓶頸。在現有條件下，既能使高爐穩定安全運行，又能提升產量改善指標，是高爐操作者亟待解決的技術攻關難點問題。

3.1  對高爐關鍵部位進行壓漿處理

壓漿處理是解決因竄煤氣而引起的水溫差高現象最有效的辦法。高爐利用休風機會，對爐缸部位進行了三次壓漿，共壓入漿料約12噸左右。冷面壓漿采取常規方法，在爐殼和冷卻壁之間壓入微膨脹壓無水壓漿料，有效填充冷卻壁和爐殼之間的空隙，阻斷煤氣通路。熱面壓漿需要在冷卻壁縫隙開孔，高導熱碳素壓漿料穿過冷卻壁縫隙，控制壓入壓力在0.25mpa。通過高導熱碳素料壓漿處理，一方面填充了爐缸各部為存在的氣隙，消除了影響導熱的“熱阻”，使爐缸熱量有效導出，爐缸內側形成渣鐵凝結保護，同時阻斷了風口煤氣下竄對碳磚的“腹背”加熱。

3.2  由于冷卻水質差形成的冷卻壁內部結垢，則通過增加冷卻水量來提高冷卻強度。常壓水壓力從之前的0.4 mpa升到0.5mpa，高壓水壓力從1.0mpa提升到1.2mpa，冷卻強度明顯增加。利用高爐休風機會，對冷卻系統利用15%的稀鹽酸進行酸洗處理，排除大量水垢，加速熱交換，使侵蝕等溫線向內推移，緩解侵蝕。

圖3                                                                             圖4

3.3  持續使用含鈦料護爐，并保持鈦負荷在10-12kg/t的合理范圍，鐵水含鈦水平0.16-0.2%，期間密切關注渣鐵流動性，在含鈦料起到護爐效果的同時，防止對高爐生產也不造成影響（護爐期間某日鐵水成份見圖4）。                                                        

3.4  調整上下部操作制度以吹透中心，穩定邊緣為核心

鐵水的環流是爐缸侵蝕的元兇，有效的遏制環流的侵蝕，是延長高爐長壽最積極操作方針。利用休風機會將原采用的斜風口全部更換為直風口，鼓風盡量吹透爐缸中心，減小風口以下邊沿區域爐缸壁的熱壓力。通過高爐的精心操作和合理的操作制度，始終保持合理的氣流分布和爐缸中心活躍、邊緣抑制，爐況長期穩定順行。

通過以上措施，爐缸熱狀態一直處于受控范圍（8月份截圖）

4  熱狀態穩定后指標的改善    

四月份以后，高爐爐缸熱狀態基本平穩，沒有繼續惡化的趨勢，產量水平逐步提升。四月份以后日產水平提升200噸左右，9月份以后根據市場情況，高爐嘗試配加廢鋼冶煉，通過合理有效的設備改造和科學的操作制度調整，在保持高爐長期穩定順行的基礎上，廢鋼的加入量提高每噸鐵100公斤，高爐產量突飛猛進。四季度生產連創新高，十二月份創月產94651噸的歷史最好記錄，日利用系數最高達到4.8 t/m3.d。

5  結語與思考

660m3高爐運行三年后出現的測溫點溫度異常升高，呈現出爐缸異常侵蝕的跡象，是近年來同等高爐大中修后的一個普遍現象。筆者有幸接觸和處理過多座類似現象的高爐，通過細致的分析，采取合理的護爐措施和操作制度的調整，高爐均達到正常冶煉水平，情況比較樂觀的還能達到提升產量，改善指標的目的。期間有幾點心得和體會值得思考和分享。

(1)1000m3高爐設計的爐缸結構基本是合理的，能夠滿足高爐長壽的基本要求，開爐短期出現的異常現象要科學的分析和對待，通過合理的措施和調整，高爐能維持正常生產要求，如果盲目判斷、下結論停產大修，勢必造成不必要的損失和資金浪費。

（2）近年來同等級別高爐在大修改造當中，吸取上代高爐的侵蝕教訓，普遍對碳磚的質量比較重視，在大修施工當中忽略了碳磚與冷卻壁之間碳搗料的質量和施工要求。隨著冶煉進程的推進，就會出現碳磚向爐殼方向回退，磚縫增大，產生滲鐵現象，導致溫度和熱流強度升高。有的則出現“氣阻”，影響正常的冷卻效果。碳搗料施工在高爐大修時必須高度重視，如果采用冷搗料，壓縮比達到50%以上，采用熱搗料，加熱一定使碳素料軟化，壓縮比達到45%以上。

（3）原設計為半石墨碳磚的爐底結構，改造為大塊微孔碳磚的高爐。在高爐運行三年左右，隨著陶瓷杯的侵蝕殆盡，爐底、爐缸溫度會有突變式升高，在侵蝕情況的判斷上不能套用上一代高爐的經驗數據，因為微孔碳磚的導熱系數要高于半石墨碳磚，要通過導熱原理進行計算準確推斷殘余厚度。

（4）爐缸測溫電偶的兩點布置，對爐缸的監控比較直接有效，根據同直線上兩個測溫的插入深度和溫度差值，忽略爐缸梯度變化，近似認為變化為線性的，在現場可以簡單推算出碳磚的殘余厚度，在現場生產中比較實用，電偶直徑比較細，在不破壞碳磚的情況下方便安裝，可適當增加電偶的敷設點，以便對爐缸熱狀態全面監控。

6  參考文獻

［1］周傳典.高爐煉鐵生產技術手冊

［2］湯清華.爐底爐缸燒穿事故.冶金工業出版社，2012

［3］張壽榮.高爐失常與事故處理.冶金工業出版社