摘  要  湘鋼4號高爐大修開爐后，長期保持順行，各項經濟技術指標持續改善。2014年下半年開始，鐵口下方熱電偶溫度不斷升高，超出高爐爐缸預警溫度，經分析認為爐缸出現不同程度的侵蝕。經過長期的護爐實踐，不斷摸索優化護爐措施，爐缸側壁溫度降至安全值以下，高爐經濟技術指標不斷改善。

關鍵詞  爐缸溫度  侵蝕  護爐措施

1  前言

湘鋼4號高爐有效容積1800m3，共設26個風口，分布在高爐第五段冷卻壁。其中1#、26#風口下方為南鐵口，13#、14#風口下方為北鐵口，鐵口中心線標高9.5m[2]。2012年11月10日停爐大修，對爐缸碳磚及風口組合磚重新砌筑，對料罐襯板、爐頂煤氣導出管、爐喉鋼磚及損壞的冷卻壁進行更換，熱風爐部分格子磚及爐體高溫部分更換。第二代爐齡于2013年2月1日點火送風，開爐時采用非中心加焦布料模式[1]。 

2  爐缸側壁溫度異常情況及原因分析

2.1  爐缸側壁溫度異常情況

4號高爐爐缸采用國產大塊碳磚+陶瓷杯結構，爐缸側壁熱電偶內層插入碳磚深度460mm，外層插入碳磚深度210mm。開爐后生產不到2年時間，爐缸側壁溫度就開始出現異常，其中25#風口下方標高8.397m內層熱電偶溫度在2014年12月超過700℃報警值，之后其它部位有3個點溫度超過報警值，主要集中在南、北鐵口下方1~1.5m范圍（標高8.397m和7.895m）。4號高爐爐缸側壁溫度異常情況及預警標準見表1、表2。

在排除串氣可能后，根據溫度計算，得到4號高爐爐缸鐵口下方溫度高點碳磚殘厚推移圖如圖1、圖2所示。可見，北鐵口碳磚在2014年9月開始發生侵蝕，2015年7月碳磚殘厚最低到663mm。南鐵口碳磚在2014年10月開始發生侵蝕，2015年10月碳磚殘厚最低到651mm。

2.2  碳磚侵蝕原因分析

從4號高爐設計、選材、施工到生產維護綜合分析，導致4號高爐爐缸異常侵蝕的主要原因如下：

（1）爐缸冷卻壁與碳磚間存在氣隙。2013年開爐后，冷卻壁水溫差監控系統便顯示鐵口區域水溫差偏高，經排查發現存在嚴重串煤氣現象，歷次檢修期間均采取灌漿處理，但效果不佳。爐缸冷卻壁與碳磚間大量氣隙的存在，導致導熱性嚴重不足，碳磚熱面熱量不能及時通過冷卻水帶走，難以形成正常厚度的凝鐵層，陶瓷杯破壞后鐵水很容易接觸到碳磚，鐵水溶蝕及滲透加速了碳磚侵蝕。在三個高溫點溫度上升至警戒值時，相應部位冷卻壁水溫差及熱流強度只小幅上升，印證了此判斷。因此，爐缸施工質量差，導致爐缸冷卻壁與碳磚間產生氣隙是引起4號高爐開爐僅兩年就出現側壁溫度異常升高的根本原因[2]。

（2）原燃料質量影響。焦炭質量好壞直接決定爐缸透氣透液性，尤其在死鐵層氣流影響弱，鐵水流動對爐缸側壁溫度影響有巨大作用。爐缸透液性差，爐缸渣鐵液從中心向鐵口區域流動能力大大降低，在冶煉強度不變的情況下，必然導致更多鐵水通過爐缸圓周環流流向鐵口，形成象腳侵蝕。4號高爐長期使用外購焦，而外購焦的質量較差，主要表現為水分高、灰份高、冷強度低，是加劇爐缸鐵水環流和侵蝕的重要原因。

（3）鐵口維護工作不到位。4號高爐二代爐役開爐初期鐵口基本穩定在3米左右，由于爐缸施工質量存在問題，鐵口區域串煤氣嚴重，導致鐵口維護難度很大。2014年鐵口狀況最差，鐵口經常出現滲漏和泥包斷裂現象，深度長期在2.5m運行。鐵口深度偏淺和工作不穩定，加劇了爐缸鐵口區域碳磚的侵蝕速度。

3  爐缸長壽護爐措施

3.1  提高冷卻強度

將冷卻壁水量由設計4050m3/h增加至4700m3/h，爐缸冷卻壁水速由1.8m/s提高到2.5m/s，同時將冷卻壁進水溫度由41℃降至37℃，以提高爐缸冷卻強度，增加凝鐵層厚度保護碳磚。

3.2  改善鐵口工作狀況

由于高溫點基本集中在鐵口區域，形成穩定泥包保護碳磚是治理關鍵。一方面采購高質量炮泥，另一方面內部規范爐前操作，制定異常鐵口處理措施，杜絕漏鐵口出鐵、堵口跑泥、壓力高打泥不進等異常現象。2015年7月開始4號高爐鐵口深度從2.4m逐漸上漲至2.6~2.8m，鐵口工作狀況逐步好轉。2016年起進一步提高鐵口深度到2.8~3.1m，效果較好。

3.3  采取鈦礦護爐

由于爐缸碳磚侵蝕是不可逆的，4號高爐發生爐缸側壁溫度異常后便采取了鈦礦護爐措施。含鈦爐料從球團加入，球團鈦含量控制在2.5%左右。高爐根據側壁溫度狀況，控制入爐鈦負荷在7-10kg/t，鐵中鈦在0.15-0.2%，效果較明顯。4號高爐爐缸高溫點溫度和鈦負荷變化趨勢如圖3所示。

3.4  調整下部送風制度

對送風制度的調整，主要采取加長風口、縮小風口面積、直風口改斜風口的措施。根據爐缸溫度情況，利用休風機會逐步將鐵口上方風口由斜風口改為直風口，風口長度由580mm全部加長到610mm，風口面積由0.2850m2縮小至0.2796 m 2，以達到將風口回旋區向爐缸中心延伸、遠離爐缸側壁的目的，為TiC、TiN及其連接固熔體Ti(CN)沉積在爐缸側壁創造條件。

3.5  摸索合理的冶煉強度

冶煉強度過高和過低都會對爐缸造成一定影響，過多的鐵水產量不但引起鐵水環流加劇，而且會給爐缸帶入更高的熱量，從而引起爐缸側壁溫度升高[3]。鐵水產量過低則會降低死料柱的更新速度從而降低爐缸活躍程度。控制爐缸側壁溫度的同時還要兼顧爐缸的活躍程度，因此必須尋求一個合理的冶煉強度。通過對爐缸側壁溫度變化趨勢的摸索，4號高爐富氧從8000 m3/h逐步降至5000 m3/h，冶煉強度控制在1.2m3/t·d左右較為合理。

4  綜合護爐效果

經過長期綜合護爐措施的實施，4號高爐爐缸側壁溫度得到有效控制，見圖4。通過優化操作，主要經濟技術指標明顯改善，詳見表3。

根據4號高爐爐缸側壁溫度治理的實踐經驗，總結得出要保證良好的護爐效果需要兩個必要條件：一是要有足夠的鈦加入量，特別是在爐缸側壁溫度局部過高或冶煉強度較高時，入爐鈦負荷應維持在10kg/t左右，確保鐵中鈦0.15%以上。二是要有足夠的冷卻強度。通過加強冷卻，一方面盡量將熱量從冷卻水帶走，另一方面利于TiC、TiN及其連接固熔體Ti(CN)的沉積，強化鈦礦護爐作用。

5  結語

現代高爐壽命主要取決于爐缸壽命，爐缸壽命受設計、選材、施工、生產維護綜合影響，是一項系統工程。4號高爐爐缸施工質量問題，導致氣隙形成，生產過程中發生了異常侵蝕，對經濟技術指標影響較大。綜合護爐實踐表明，堅持長期鈦礦護爐對控制爐缸側壁溫度效果明顯。同時，針對鐵口區域溫度高的情況，采取強化鐵口維護、優化爐前操作等措施，對延緩鐵口區域碳磚侵蝕至關重要。

6  參考文獻

[1] 劉方利. 湘鋼4號高爐大修開爐達產實踐[J].金屬材料與冶金工程,2013,(5):21-23.

[2] 程勇,徐益軍,孫永清. 湘鋼4號高爐爐缸側壁溫度異常升高后的護爐實踐[J].煉鐵,2016,35(6):44-46.

[3] 張福明,程樹森. 現代高了長壽技術[M].北京：冶金工業出版社,2012:31-71.