摘  要  中天鋼鐵9#高爐（1580m3）于2012年4月投產，已服役4年多時間，高爐利用系數在3.0噸/天.M3左右，由于冶煉強度運行在較高水平，爐缸內襯溫度呈不斷升高趨勢，本文通過采用爐缸一維侵蝕測算方法系統，計算爐缸內襯殘余厚度，并根據爐缸側壁熱電偶溫度上升情況，對爐罐四層冷卻以下部位進行維護灌漿，達到控制爐缸溫度持續上升的目的。

關鍵詞  有效比表面積   殘余厚度   灌漿

1  前言

中天鋼鐵9#爐設計爐容1580m3，2012年4月開爐。爐底采用三成半石墨碳磚+一層微孔碳+一層超微孔碳磚+兩層剛玉陶瓷墊組合，爐缸環砌超微孔碳磚，內壁砌筑剛玉陶瓷杯。爐缸爐底總共安裝107支熱電偶，其中標高10.000m以下共安裝95支熱電偶。自2005年1月以來，爐缸三層東鐵口下方▽9198mm溫度(三層冷卻壁下方)上升速度逐步加快，由原來月溫度540℃上升至812℃，平均每月上升20℃。通過做熱成像，爐皮溫度由原來30℃多，上升至現在的55℃左右。爐缸內層溫度不斷上升，給高爐安全生產帶來極大隱患。現根據現有（水溫差、熱電偶）等監控手段，對爐缸的侵蝕狀態進行評價。

2  爐缸侵蝕狀態的評價

2.1  爐缸冷卻水冷卻強度的問題

高爐本體冷卻系統與炭磚相互依存，如果炭磚被大幅度的侵蝕，則冷板會與高溫煤氣甚至鐵水直接接觸，則任何冷卻材質、冷卻形式、冷卻水量都不會有作用。若循環水量偏小，則炭磚熱量難以傳出爐外，熱量積聚在炭磚內部，易造成環裂、滲碳等，爐缸亦不會長壽。

中鋼9#高爐采用軟水密閉循環冷卻系統，可承受熱流強度的大幅波動，無結垢，無腐蝕，耗水量少，但是對局部冷卻制度進行強化難以實現，加之冷卻裝備缺乏單支水冷管流量及單層冷板水溫差監測手段，我們未能準確計算每一塊冷板的冷卻強度（或熱流強度）。

中鋼9#高爐軟水密閉循環冷卻系統，循環水量為3580m3/h。計算流速為2.348m/s，其雷諾指數通過計算為110000，其指標可以滿足炭磚完整時期和非鐵口側的冷卻要求，但對于鐵口側，其下方鐵水環流加劇，受到鐵水的沖刷作用，侵蝕嚴重。為防止炭磚不被侵蝕，可以加大冷卻設備的冷卻強度在鐵口下方形成渣皮，防止炭磚前端渣皮不被熔化。

2.2  冷卻壁比表面積

中鋼采用軟水密閉循環冷卻系統，冷卻水質基本達到合格要求。爐缸爐底共四層冷卻壁188塊冷板，材質為鑄鋼冷卻壁，水管規格規格￠65mm*6mm，冷卻水量3580m3/h,水管采用4進4出或6進6出（鐵口純銅冷卻壁），冷卻水管縱向布置，冷卻比表面積為1.12，完全符合冷卻要求。

2.3  爐缸工作的穩定性

由于爐缸工作的不均勻性，會加劇爐缸的侵蝕。高爐爐芯溫度會爐缸溫度有重要的影響，爐芯溫度低，則死鐵層厚，環流加劇，爐缸溫度升高；爐芯溫度高，死鐵層薄，環流減弱，則爐缸溫度降低。如圖1所示。

9#高爐中心溫度波動比較大，爐缸死料柱活性時好時壞，環流時強時弱，最終會使爐缸侵蝕愈來愈重。

2.4  爐缸侵蝕狀況的推斷

中鋼9#高爐由于熱電偶布置較少，我們根據傳統一維傳導理論，推斷計算爐缸爐底的溫度場、1150℃線以及860℃碳磚脆化線，并對熱流強度、剩余碳磚厚度、最高溫度等計算結果進行預警，有效監測高爐爐缸爐底的安全狀態。

根據全國中小型高爐護爐實踐，我們把熱流強度低于16.7MJ/M2*H時視為正常狀態，當熱流強度大于29.2MJ/M2*H時，視為報警值，當大于50MJ/M2*H時視為事故值，根據這個理論，我們將爐缸的熱流強度計算后得到雷達圖如圖2-圖5所示。

根據熱流強度計算，推斷出9198正東方向熱流強度已經到達警戒值，其炭磚內部積聚了大量的熱量，易造成環裂。對此，利用一維傳熱理論，對炭磚、陶瓷杯剩余厚度、875℃炭磚脆化線進行計算，結果如圖6所示。從圖七可以看出，陶瓷杯剩余厚度為69mm左右，炭磚熱面溫度已經達到856℃，距離炭磚脆化線875℃已經很接近，在渣皮不斷脫落、形成的過程中，炭磚熱面溫度進一步升高，陶瓷杯最終被侵蝕，1150℃等溫線慢慢向炭磚推移，侵蝕將進一步加劇。

3  檢修灌漿維護

通過9#高爐幾次溫度異常進行比較，可以斷定冷卻壁與炭磚之間、冷卻壁與爐殼之間氣隙過大，是高爐爐缸侵蝕的一個重要因素。為填充高爐爐缸內部氣隙，減小爐缸熱量傳遞熱阻。例：5月10日依《9#高爐灌漿方案》，對爐缸三層、四層進行灌漿，爐缸灌漿共消耗碳質灌漿料1.7噸，管道及設備剩余0.6噸，撒落0.1噸，實際灌入1.0噸。本次高爐爐缸壓力嚴格控制在2.5MPa以下，達到規定壓力立即停止壓入，進行保壓，壓力下降后再次壓入，如此進行三次后則換孔壓漿。

通過本次檢修灌漿，在灌漿料進入比較多的東南方向，東北方向溫度有小幅度下降，下降幅度在10℃左右。在爐缸正東方向溫度波動很大，一方面有高爐操作有關，另一方面與灌入漿料較少有關，溫度仍處于較高水平。

4  結語

（1）9#高爐軟水密閉循環冷卻水流速2.348m/s，雷諾指數為110000，雖可保證陶瓷杯完好時或非鐵口區域的冷卻要求，對于鐵口側，隨著陶瓷杯的脫落，仍須加強冷卻強度。

（2）9#高爐中心溫度波動比較大，爐缸死料柱活性時好時壞，環流時強時弱，最終會使爐缸侵蝕愈來愈重。

（3）根據熱流強度計算，推斷出9198正東方向熱流強度已經到達警戒值，其炭磚內部積聚了大量的熱量，易造成環裂。

（4）目前中鋼9#高爐爐缸側壁侵蝕嚴重，位置在鐵口下方區域，典型的“象腳型”侵蝕特點，其陶瓷杯厚度僅剩余69mm,炭磚熱面溫度已經達到856℃，距離炭磚脆化線875℃已經很十分接近。

（5）通過灌漿，在冷卻壁與炭磚冷面之間注入碳質料，保證炭磚熱面熱量通過冷卻壁帶出，這一做法在中鋼9#高爐已取得初步成效。