首钢长钢炼铁厂近年来护炉生产实践

刘 辉

（首钢长治钢铁有限公司炼铁厂， 山西 长治 046031）

炉缸是高炉冶炼过程的开始和终结部位，在该部位存在着固、气、液相共存的一系列物理化学反应，是高炉内温度最高的区域；而炉缸部位最重要的特点是储存冶炼的全部渣铁，并从铁口排出。因而该部位的耐火材料始终受到高温、热应力的破坏；渣铁化学侵蚀、铁水冲刷与渗透；有害元素渗透侵蚀等因素的损坏，是高炉工作环境最恶劣的区域。通过生产实践和理论研究,普遍认为渣铁环流冲刷是导致炉缸内衬侵蚀的一个重要原因。炉缸内衬侵蚀，容易发生烧穿，高炉一旦发生炉缸烧穿，可产生严重的后果。

1）可能发生重大的人员安全事故。在有大量渣铁外流时，可能会烧坏冷却系统等设施，诱发重大爆炸事故。

2）一般会终止高炉一代炉役的生产。出现炉缸烧穿，往往炉缸已受到严重侵蚀，再加上烧出时的毁坏，有时很难再维持安全生产，需进行大修。

3）严重影响生产经营计划。炉缸烧穿后需较长时间处理，若临时决定大修一般要改变生产经营计划，特别是在大修准备工作不够时，会造成非常被动的生产经营局面[1]。因此，当出现炉缸烧穿前征兆当热电偶温度、冷却壁热流强度（或水温差）急剧升高，要及时采取措施控制。

1 概述

首钢长治钢铁有限公司（全文简称长钢）炼铁厂目前有2座高炉在投产运行，分别为8号高炉、9号高炉，其有效容积均为1 080 m3，设计有20个风口，2个铁口。炉顶采用串罐式无钟炉顶及皮带上料，配套有3座霍戈文改进型内燃式热风炉，全干法布袋除尘工艺，TRT发电，喷煤采用中速磨制粉+总管+分配器+双枪直接喷吹工艺等。截止目前，八高炉投产运行6年多，九高炉投产运行9年多，都进入了中后期，2座高炉出现不同程度的炉缸热电偶温度升高，热流强度升高现象，高炉进行护炉生产。

2 炉缸炉底情况介绍

2.1 炉缸和炉底结构

2座高炉炉缸炉底采用国产优质碳砖+刚玉陶瓷杯复合炉底炉缸结构， 第1层至5层半石墨质碳砖，第4、5层外环至12层为微孔碳砖，第13层至第14层碳砖为半石墨质碳砖。半石墨质碳砖上立砌两层复合棕刚玉砖，形成陶瓷杯炉底。炉缸侧壁砌复合棕刚玉砖，形成陶瓷杯壁。铁口区范围用复合棕刚玉砖砌筑。

2.2 高炉冷却系统

高炉各部分的冷却采用工业水开路循环冷却，炉底采用水冷管，风口小套采用高压水冷却，2套、大套采用中压水冷却。

冷却壁共13段，全部采用中压水冷却，有冷却壁共117块。

2.3 炉体热电偶监测

高炉炉底、炉缸监测主要依靠热电偶进行检测，在不同高度不同深度共埋设热电偶共39根。

3 近年来的护炉措施

3.1 灌浆

利用检修在炉壳不同标高处开孔灌浆（无水碳素泥浆）。主要是杜绝冷板与炉壳、冷板与碳砖之间串煤气；一般有整体灌浆和局部灌浆两种。整体灌浆是对整个炉缸区域进行灌浆，而局部灌浆是选择炉缸某段标高进行灌浆，如对炉缸二段、三段位置标高进行灌浆，或是对二段、三段位置标高的某个方位进行灌浆。

3.2 强化冷却

主要是对冷却壁水温差、热流强度监测与控制。具体措施有改中压水为高压水冷却，单拆冷却壁冷却，对炉缸各段水温差及热流强度的控制标准为：

1）水温差。炉缸一段不大于1.5℃；二段串联不大于1.5℃，单块小于1℃，高压水小于0.8℃，高压单块小于0.4℃；三段串联不大于1.5℃，单块小于1℃；风口带小于1℃。

2）热流强度。炉缸一段小于6 000 kcal/（m2·h）；炉缸二、三段铁口部位小于9 500 kcal/（m2·h）；炉缸报警值 8 000～12 000 kcal/（m2·h）；炉缸警戒值12 000～15 000 kcal/（m2·h）；炉缸事故值大于15 000 kcal/（m2·h）；风口带正常3 000 kcal/（m2·h）；最大值24 500 kcal/(m2·h)；严格控制来水温度在26～30℃，加强冷却效果。

3.3 加入钛矿护炉

依据不同的热流强度水平及热电偶温度值，控制铁水中含钛量0.08%～0.12%；控制钛负荷4.5～6.5 kg/t。

3.4 改变送风制度

温度升高方位的风口，由斜5°改为直风口，风口长度适当增加，使用长风口450 mm，如有必要也可使用480 mm的风口。缩小送风面积，提高风速和鼓风动能，减轻渣铁对边缘的扰动。

3.5 堵风口

对局部温度过高或升高速度过快的方位进行堵风口的操作，降低高温区的活度，形成局部死区，达到形成渣铁保护层，实现降温的目的。

3.6 控制治炼强度

减少入炉风量，降低富氧量，降低产量，控制适宜的利用系数水平，降低渣铁的冲刷侵蚀，有利于延长炉缸寿命。

3.7 加强监测

在炉缸部位增加临时热电偶，建立“炉底炉缸侵蚀模型”并投入使用，加强监测，提前预防，提前控制。

3.8 优化高炉操作

热制度方面炉温生铁含硅量（质量分数）不大于0.3%，生铁含硫（质量分数）不大于0.03%，铁水物理热不小于1 470℃。造渣制度方面，炉渣碱度1.18～1.22；装料制度方面，树立适当抑制边缘气流，发展中心气流的操作思路。送风制度方面，保证压量关系适宜，风速200～240 m/s，压差不大于170 kPa。树立炉况长期稳定顺行的理念。

3.9 其他

加强设备管理,推行设备零缺陷理念，减少因设备原因导致的慢风、休风；加强冷却系统检漏工作，及时发现漏水，及时处理，减轻对炉缸炉底碳砖的侵蚀。加强炉前管理，确保四大指标合格，关键指标铁口合格率不小于95%。加强入炉原燃料锌等有害元素控制，防止加重炉缸侵蚀，入炉Zn负荷不大于0.5 kg/t。

4 护炉效果

通过对高炉护炉的进一步认识及不断总结采取措施，1 080 m3高炉的护炉取得了成效。

1）热电偶温度、水温差、热流强度得到有效控制。8高炉主要是标高7.2 m，J点热电偶温度（内环，距碳砖冷端260 mm）得到控制，由140℃升高至278℃现在195℃；炉缸二段3组、4组冷却壁热流强度得到有效控制，由正常值小于8 000 kcal/（m2·h），升高至报警值11 000 kcal/（m2·h），现在7 100 kcal/（m2·h）降低至正常范围。9高炉主要是8.2 m L点热电偶温度（内环，距碳砖冷端260 mm）得到控制，由140℃升高至356℃现在140℃；7.2 m F点热电偶温度（内环，距碳砖冷端260 mm）得到控制，由140℃升高至258℃，现在206℃；炉缸二段17组冷却壁热流强度由正常值小于8 000 kcal/（m2·h），升高至报警值10 700 kcal/（m2·h），现在6 000 kcal/（m2·h）降低至正常范围。4组冷却壁热流强度由正常值小于 8 000 kcal/（m2·h），升高至报警值11 300 kcal/（m2·h），现在6 000 kcal/（m2·h）降低至正常范围。

2）在护炉取得效果的同时，高炉技术经济指标得到有效兼顾。表1是2018年8号、9号高炉部分技术经济指标。

表1 8号和9号高炉部分技术经济指标

5 结语

在护炉措施实施过程中，控制冶强是最有效的护炉措施；堵风口是减效最快的措施；加钒钛矿护炉是最基本的护炉措施；炉况长期稳定顺行是最基本的护炉条件。

护炉是一项长期的系统工程，要有针对性的对高炉炉体重点部位热电偶温度、水温差、热流强度进行监测与分析,要兼顾技术经济指标，要根据实际动态灵活开展护炉工作。