摘  要  針對龍鋼4#高爐爐缸第二段標高8.653米內環第2點爐缸側壁溫度嚴重升高、爐缸存在極大安全隱患的狀況，通過采取釩鈦礦護爐和堵風口降低冶強等控制措施，使高點溫度從846℃降至290℃。實現了在安全前提下的護爐目的，爐缸侵蝕得到控制，危險點轉入安全狀態。

關鍵詞  高爐  護爐  爐缸  側壁溫度 

龍鋼煉鐵廠4#高爐有效容積1800m3，設計利用系數2.45t/（m3.d），2010年11月16日投產，至今已連續生產7年。高爐采用矮胖型爐型，26個風口，高徑比HU/D=2.41，雙鐵口交替出鐵，冷卻系統采用聯合軟水密閉循環冷卻，磚壁合一、薄壁爐襯結構，銅冷卻壁+鑄鐵冷卻壁。爐缸爐底的內襯采用“高導熱碳磚+陶瓷杯爐底”結構。

1  爐缸側壁溫度升高的過程

2017年一季度，爐缸側壁溫度異常點8.653米內環第2點呈緩漲趨勢，月漲幅在20℃-30℃之間。同方位爐殼溫度無變化，初步判斷為爐內內襯裂縫串氣所致，檢修時對局部高溫位置進行灌漿處理，一周內數據均表現平穩或者有下降趨勢。但后期還是上漲，表現出不可控制的狀態。進入11月，局部側壁溫度加劇上升，單日漲幅突破50℃。11月1日20:35分，8.653米內環第2點最高溫度達到歷史最高值846℃（正常值為200-300℃，報警值為400℃）。峰值出現的半小時后，高爐緊急休風，采取休風堵風口，釩鈦礦護爐等措施，休風后高溫點降幅緩慢，排除串氣可能。11月15日再次休風，對標高8.653米兩側進行爐殼開孔安裝熱電偶測溫裝置，測出爐缸碳磚冷面溫度達540℃，進一步確認為21#-26#風口下部爐缸碳磚侵蝕，高爐爐缸存在極大安全隱患。

由上述4個趨勢圖可知，在8.653米高點溫度出現的前后30小時內，爐缸第二段的標高7.851米和標高9.455米的8個點內環溫度保持穩定，垂直方向的三層標高第2點內環溫度，只有8.653米出現波動，所以判斷為局部侵蝕。

2  爐底爐缸結構

高爐爐底采用軟水密閉循環冷卻，爐底冷卻管（爐殼內）采用整根無縫鋼管，管徑規格108mm×14mm。爐底水冷管共48根，3根一組（串），共16組。爐缸砌筑圖見下圖。

在整個風口區域全部采用大塊組合磚砌筑，以加強結構的穩定性；同時增加風口冷卻壁與爐腹銅冷卻壁交接處組合磚厚度。風口及鐵口組合磚均采用微孔剛玉磚，以提高其抗渣鐵侵蝕及沖刷能力。

為更及時的掌握爐底爐缸冷卻壁溫度在不同冶煉階段的變化情況，4#高爐在爐底爐缸1-3段加裝了冷卻壁水溫差在線檢測，共計434個測溫點，并對損壞的碳磚內外環溫度進行恢復，實時檢測記錄各部位溫度的變化，系統自動跟蹤記錄成曲線。 

3  爐缸側壁溫度升高的原因

隨著鋼鐵市場的回暖，高爐冶煉也不斷強化，高爐利用系數早已大幅超出設計能力（見圖二）。同時，原燃料條件的不穩定（熱態性能和成分組成（見圖三、圖四），導致高爐爐缸侵蝕進一步加劇，爐缸側壁溫度持續升高（見圖一）。

3.1  入爐焦炭對爐缸活性的影響

4#高爐所使用焦炭成分極不穩定（海燕一級+煤化一級），主要表現在焦炭灰分高，反應性和反應后強度偏低，使高爐下部死焦堆焦炭粒度變小，焦柱氣孔度變差，影響高爐鼓風的穿透。風口回旋區也變得短而窄，死焦堆變大，爐缸的透氣性和透液性變差，長期這樣，導致爐缸工作狀況不理想。爐缸中心死區透氣透液變差，渣鐵穿越爐缸中心能力下降，邊緣環流強度提高，爐缸側壁碳磚侵蝕加劇。

3.2  有害元素的侵蝕 

由于高爐使用的塊礦和球團礦，堿金屬和鉛鋅負荷長期偏高。堿金屬在爐內一部分被焦炭吸收，一部分沉積于耐火材料上，其余隨煤氣或爐渣排除。①堿金屬首先吸附在焦炭的氣孔，而后逐漸向焦炭內部的基質擴散，隨著焦炭在堿蒸汽內暴露時間的延長，堿金屬的吸附量逐漸增多。向焦炭基質部分擴散的堿金屬會侵蝕到石墨晶體內部，破壞了原有的層狀結構。當生成層間化合物時，會產生比較大的體積膨脹，使焦炭產生裂紋，升至崩裂，導致焦炭強度下降，塊度減小，產生較多碎焦和粉末。堿金屬會使焦炭的反應性明顯增強，反應后強度明顯降低，焦炭質量將惡化。②一部分吸附在磚襯表面與磚襯反應生成新的化合物，產生體積膨脹，使磚襯從熱端向冷端逐層剝落；另一部分與煤氣一道沿磚縫、裂紋、氣孔滲入磚襯內部，反應生成大量的沉積炭。 

鉛鋅都是高爐煉鐵的有害雜質，按照國際標準和《煉鐵工藝設計規范》要求，高爐堿負荷低于3.0kg/T,鉛、鋅負荷應低于0.15kg/t，高爐容積越大，入爐有害元素負荷應越低，國外高爐嚴格執行國際標準，鋅負荷都在低于0.15kg/T范圍內。

3.3  螢石洗爐

2014年，4#高爐因風口燒損，大量水進入爐缸，形成爐缸凍結事故。前后恢復用時1個月，恢復的過程中加螢石洗爐，也會使爐缸耐火材料受到破壞。

4  科學權威判斷后的治理措施

針對4#高爐爐缸側壁溫度8.653米內環溫度升高的現狀，公司邀請數位專家進行分析確診，一致認為：標高8.653米爐缸側壁耐材已有明顯侵蝕，高溫點處經過科學計算，最薄處碳磚厚度僅為210mm左右，為了保證高爐安全長壽，必須盡快采取護爐措施。

4.1  堵風口降冶強操作

2017年11月1日20：30分左右，8.653米內環溫度飆升至846℃，遠遠超出測量范圍，該溫度為歷史記錄最高點，經計算熱流強度已經遠超警戒值，立即休風處理，為了安全決定連堵20#、21#、22#三個風口進行生產，降低冶煉強度。同時調整操作參數,原則:定風壓、定風量、穩定熱制度操作，日產量4200-4600T，風壓≤370Kpa，風量≯2700m3/h，頂壓＝220Kpa，退負荷至3.7，降煤比操作，配吃高鈦球護爐，標準要求[Si]=0.6-0.8%，[Ti]=0.100-0.120%,嚴禁低爐溫，物理熱≮1500℃，當8.653米內環第2點溫度降至350℃以下，才可考慮逐步加大風量強化冶煉。

考慮高爐鼓風的均勻性，后期計劃對已堵風口另加φ90mm的陶瓷內套后全開，以達到縮小風口面積，增加風速和鼓風動能，活躍爐缸工作狀態的目的。

4.2  爐缸管理及水系統管理

建立并健全爐缸管理體系，對水溫差和熱流強度，以及碳磚的溫度，明確正常生產的工作溫度，警戒溫度，事故溫度。同步記錄相關數據并分析計算，視高熔點的TiC和TiN形成情況后，內環溫度下降的情況，再決定開風口以及對應的強化進程。

增大冷卻強度，高爐軟水系統的進水溫度降至40±0.5℃，水量增至最大4150m3/h，同時加強對冷卻系統（水溫差、熱流強度、爐殼溫度）的檢測，除過系統在線監測外（冷卻壁水溫差434個點，爐殼溫度106個點），對關鍵點每兩小時手動測量比較，保證測量數據的準確。

完善相應的預案，尤其是警戒出現時和事故狀態下（爐缸燒穿）的預案，并組織全員學習，并對事故狀態的安全逃生進行系統演練，提高事故狀態下的應對能力。

4.3  爐前管理

加強對爐前鐵口泥套、鐵口深度和開堵鐵口的管理。

?嚴格執行兩級鐵前確認制，早發現早處理，減少設備原因造成的出鐵延時；

?維護鐵口濕度，穩定打泥量3.0格，控制鐵口深度不低于3.0米，嚴防潮鐵口及淺鐵口出鐵；

?鉆頭使用規格φ50，嚴禁隨意增大鐵口孔徑，保證正常鐵水流速，延長放鐵時間，減少出鐵次數。

4.4  爐缸灌漿

日常定檢都有灌漿，11月1日緊急休風之后，11月15日再次休風，為了解決爐缸局部溫度升高的問題，主要灌漿點是異常高溫區，壓入的材質為碳化硅-碳質材料。目的是堵塞爐缸碳磚和冷卻壁之間的串氣通道，改善高溫點區域冷卻壁的冷卻效果。

4.5  加強原燃料管理

4#高爐一直使用的焦炭為海燕一級和煤化一級焦，要求采購部門嚴把質量關，從源頭優化并穩定原燃料質量，務必確保焦炭的灰分不超標，反應性CRI≤30，,反應后強度CRS≥60。

另一方面加強槽下篩分，減少入爐粉末量。目前槽下的燒結礦和球塊倉基本為新更換的，基本解決夾篩和堵塞的現象，不足之處焦炭篩面不理想，大面積破損和嚴重夾篩始終存在，需加快整體更換進程。基于目前現狀，副工長每2小時檢查原料，并清理篩面夾雜、粘結，減少粉末入爐。

及時掌握入爐料中堿負荷和鋅負荷的大小，并做好信息與反饋，減少含有害元素多的礦粉的使用量，進一步控制有害元素入爐。

5  總結

目前通過采取一系列的措施，包括發展中心活躍爐缸、控風限氧降低冶強、局部堵塞養護一方、爐內灌漿保護爐缸、加強篩分確保精樣，目前爐缸第二段8.653米第2點溫度已由846℃降至290℃，基本達到正常水平，爐缸側壁溫度升高得到有效控制，實現了安全生產。但是出于長遠考慮，4#高爐計劃年末停爐大修，更換爐缸炭磚、風口區域澆注，對爐身、爐腹、爐腰部位進行噴涂造襯，為后期的生產組織提供保障。

6  參考文獻

[1] 徐萬仁,朱仁良,張龍來,等.寶鋼2號高爐爐缸側壁侵蝕原因及控制實踐[J].鋼鐵,2007(1):8-11,16. 

[2] 郭憲臻,鄒忠平,楊方,等. 安鋼8號高爐爐缸側壁溫度異常偏高的原因分析和處理[C].第八屆中國鋼鐵年會論文集,2011.