摘要  由于受爐身冷卻壁大量破損、鐵口區域碳磚嚴重侵蝕、熱風圍管掉磚及爐底封板上翹等因素的影響，7號高爐進入爐役后期。通過優化操作制度、合理控制冶煉強度、嚴抓鐵口維護、強化爐役后期護爐管理及加強原燃料管理等措施后，達到高爐安全生產，確保順利平穩過度至安全停爐。

關鍵詞  爐役后期 護爐 管理 措施 安全

酒鋼7號高爐有效容積1800m3，三鐵口，貯鐵式主溝，28個風口送風，不設渣口。爐底采用超高導石墨炭磚、微孔炭磚、超微孔炭磚及剛玉莫萊石陶瓷杯技術，爐缸壁在陶瓷杯外側采用環砌大炭塊。爐底、爐缸交界處即“象腳狀”異常侵蝕區為高導熱、抗鐵水滲透性好的超微孔炭磚，超微孔炭磚上部砌筑微孔炭磚至風口組合磚下部。高爐爐體采用軟水密閉循環冷卻系統，軟水系統具有自動排氣、自動穩壓、自動檢測和自動補水功能。采用全冷卻壁方案,從爐底到爐喉鋼磚下沿共設 15 段冷卻壁。第 1-4 段冷卻壁材質為灰口鑄鐵（HT150） ，其中鐵口兩側設置兩塊銅冷卻壁，第 5 段為球墨鑄鐵冷卻壁，第 6-8 段為銅冷卻壁，其余各段均為球墨鑄鐵冷卻壁(QT400-18)。

自2011年3月6日開爐以來，已經連續生產5年之久。在酒鋼原燃料“高堿、高鋅、高硫、高灰份”的原燃料條件下，7號高爐自開爐達產以來，長期保持穩定、順行、高產，年利用系數達到2.08 t/( m3·d)以上水平，燃料比達到546kg/t。從2013年開始，高爐提前進入爐役中后期，爐身冷卻水管加速破損，熱風圍管掉磚，南鐵口區域電偶溫度異常升高，爐底封板上翹，爐缸水溫差出現突升的異常現象。隨著高爐爐體狀況的日趨惡化，陸續開展了各項護爐工作，如:均衡生產(穩定高爐日產量，適當控制總產能)、高爐配加釩鈦料護爐、高爐停止富氧、制定預防爐缸（爐皮）燒穿應急處置預案、增設鐵口區域熱電偶及爐身（熱風圍管、主管）貼片熱電偶、成立鐵口維護攻關小組、炮泥全改高強度質量穩定的外購泥、爐缸水溫差及熱流強度自動監測系統、提前檢修周期（由計劃6個月調整為4個月）、通過冷卻水管穿管修復和安裝微冷+硬質壓入造襯+鋪設銅冷卻管及爐缸（爐身）灌漿、每月開展高爐系統評價、作業區內部每周開展一次護爐專題會議、爐況調劑采用適當抑制邊緣開放中心的裝料制度以及適宜的下部送風制度等等措施，以順利延續至安全停爐。至目前取得很好效果，取得了較好的技術經濟指標。

1  7號高爐爐體運行狀況

1.1爐身冷卻壁運行情況

1.1.1 冷卻水管破損狀況

7號高爐5段冷卻水管破損率為51.8%、8段45.2%、9段99.1%、10段45.1%，9段背部蛇形管破損61.9%,其中8段10-13#、26#冷卻壁母體全部燒損，9段背部蛇形管破損部位冷卻壁母體燒損。如圖1所示，7號高爐冷卻壁破損趨勢。

1.1.2爐皮溫度、開裂狀況

7號高爐爐身冷卻水管破損嚴重，且局部水管破損殆盡，雖然利用歷次檢修機會進行微冷+硬質壓入造襯的方式進行維護，但仍不能滿足爐體熱負荷的要求，造襯爐皮受熱應力影響而發生開裂現象；另外，受爐況順行因素影響，高爐滑尺、難行、懸料及頻繁長時間的檢修，爐皮處于冷熱頻繁交替的環境下，應力變化顯著，導致爐皮頻頻開裂而泄漏煤氣，尤其多次進行補焊的區域開裂尤為明顯，局部爐皮開裂達到1500mm以上；爐身冷卻嚴重不足，局部因受熱應力變化而發生“鼓包”現象，局部爐皮溫度達到300℃左右，僅靠爐皮打水進行爐體維護，高爐爐身自上而下處于“沐浴”當中，生產條件尤為艱難，為高爐生產埋下了嚴重的安全隱患。

1.1.3 熱風圍管狀況

自2012年1月開始，7號高爐熱風圍管出現掉磚現象，掉出的耐火磚進入送風裝置內部，阻礙高爐送風，嚴重時致使該送風裝置停止供風，極易造成該送風裝置燒出的嚴重事故。雖然進行多次休風取磚的窘況，不能從根本上消除掉磚現象。廠部及作業區管理技術人員多次針對掉磚情況進行研討及論證，最終確定熱風圍管采用吊模澆筑+硬質壓入造襯的方式進行處置，并在熱風圍管、主管安裝貼片熱電偶進行監測，雖然取得了一定效果，但仍不能從根本上消除掉磚現象，熱風圍管掉磚長期以來一直是7號高爐安全生產的癥結之一。

1.2  7號高爐爐缸現狀

1.2.1 鐵口區域熱電偶溫度變化情況

2013年7月北鐵口東、西兩側電偶溫度最高達到469℃、323℃，通過徑向單點電偶溫度計算，北鐵口東側區域剩余炭磚厚度為690mm，通過強化護爐，北鐵口電偶溫度得到控制。至2016年4月份目前北1溫度穩定在260℃左右、北2點溫度在255℃，南3溫度穩定在161℃左右、南4點溫度在216℃，西5溫度穩定在190℃左右、西6點溫度在209℃。如圖2所示，7號高爐2014年11月至2016年4月鐵口電偶溫度情況。

1.2.2  爐缸2段電偶溫度變化情況

2015年11月下旬至2016年3月爐缸2段下部標高7905mm部位電偶溫度呈上升趨勢，南鐵口下部17#-18#冷卻壁之間電偶溫度上升幅度較大，3月15日最高溫度達到452℃炭磚殘厚為642mm，設計碳磚厚度1535mm，碳磚侵蝕893mm，象腳侵蝕嚴重。北鐵口東側下部2段1#～2#冷卻壁之間電偶溫度為297℃，炭磚殘厚為1020mm，其余部位炭磚殘厚均在1150mm以上。2016年4月份鐵口區域電偶溫度基本保持穩定，北鐵口區域電偶溫度為333℃、231℃，西、南鐵口區域電偶溫度在220℃以下，南鐵口區域電偶溫度為435℃、296℃。如圖3所示，7號高爐2014年11月至2016年4月爐缸標高7905mm鐵口電偶溫度情況。

1.2.3 爐底封板開裂

7號高爐提前進入爐役后期后，爐基封板出現開裂現象，封板開裂達到20mm以上,導致1段水管經常出現拉裂現象，通過滿環焊接 “L”型加強筋板進行緊固，但仍存在“L”型加強筋板變形或開裂的現象，爐底封板出現開裂的現象，仍是一件不容藐視的事情。查找資料爐底磚襯正常的膨脹和熱應力，不會引起高爐爐底封板發生較為嚴重的上翹和開裂，而堿金屬、鋅等有害元素在爐內大量富集和積累，對磚襯的滲透侵蝕和化學侵蝕會導致磚襯的異常膨脹，當磚襯產生較大的異常膨脹，就會引起在風口組合磚位置產生較大向上的壓力，最終導致爐底密封板開裂。酒鋼原燃料處于“高堿、高鋅、高硫、高灰分”的境況，是造成爐底封板開裂的直接原因。

2 護爐操作措施

2.1優化操作制度

只有選擇好合理的操作制度才能維持順行，充分發揮各種調節手段的作用。7號高爐爐役后期護爐首先從優化操作制度入手。

(1)穩定的熱制度和合理的造渣制度。

爐渣成分選擇不合理，且經常波動，熱制度不穩定，生產中經常出現渣皮脫落，造成高爐中下部爐墻熱負荷頻繁波動，給爐缸帶來熱量透支，爐溫急劇下降，不但生鐵質量不合格，極易造成爐況失常。沒有穩定的熱制度和合理的造渣制度，渣鐵流動性就不好，使料柱的透氣透液性變差，不利于渣鐵的順利排放，容易造成憋風。這些都會影響爐型的維護，導致煤氣流分布紊亂，致使冷卻壁損壞。為了改善渣鐵流動性，7號高爐護爐采取了以下措施。

①穩定充足的爐溫。評價熱制度的主要參數是化學熱、鐵水物理熱。在日常操作過程中注重控制爐溫的穩定率，操作方針規定爐溫控制范圍是0.65 % -0.85%，并嚴格四班操作，確保一定的爐溫穩定率。爐溫波動過大不僅會引起風量的波動，更不利于爐況的穩定順行，而且造成軟熔帶上下移動，導致渣皮頻繁脫落。爐溫控制上，在保證鐵水溫度大于1490℃的前提下，取控制下限，避免出現高爐溫現象，影響渣鐵流動性，造成高爐難行、懸料。長時間的低爐溫，易使得熱制度失常，爐身溫度大幅降低，高爐熱負荷降低，高爐面臨爐型異常、爐況失常的危險，嚴禁長期連續低爐溫(連續2次爐溫低于下限)。

②合適的爐渣堿度，爐渣堿度控制在1.04~1.08，[S]控制在0.025%~0.045%。偏離此范圍應及時調整R，確保渣鐵流動性。造渣制度隨爐況的需要隨時進行調整，既保證了生鐵質量又有利于活躍爐缸。

(2)下部送風制度的優化。

隨著鋼鐵市場利潤微薄的大環境下，高爐不得不進行低成本冶煉路線，2012年以來7號高爐入爐品位逐年呈現下降趨勢55.1%↘54.3%↘53.7%↘53.3%↘51.4%，高爐渣量持續大幅度上升。爐況調劑難度日趨增大，調整風口布局，縮小風口進風面積，勢在必行，同時也是護爐的需要，在冷卻壁損壞嚴重的地方改用長風口。鑒于7號高爐風口過長造成風口破損加劇，7號高爐從2014年8月開始，利用檢修機會逐步將長風口調整為長度為580mm的風口，風口破損數量由2014年4-8月份的5-10個逐步下降至4個左右，風口長度調整后，對規整下部初始氣流，抑制風口破損有較為明顯效果。目前在鐵口及8段冷卻壁破損嚴重部位下部安裝620mm的長風口及對風口加套的方式，起到抑制局部區域氣流的作用。從2014年上半年最大進風面積0.3479m2逐步縮小至目前0.3282m2，適當縮小進風面積，保持風速在225~235m/s，在保持爐缸均勻的同時有效地增強爐缸中心氣流。以提高風速，保持足夠的鼓風動能，調整后渣皮迅速穩定，效果明顯，高爐爐況穩定性增強。由于鐵口區域侵蝕逐步加重，在鐵口上方將風口調整為120mm*620mm的風口，目前高爐南、北鐵口已經投用了4個風口。利用高爐臨時休風及檢修機會逐步調整進風面積這些措施的采取，使初始煤氣流分布更加合理，不僅有利于順行，而且可以活躍爐缸，有利于爐缸初始煤氣最大限度向中心滲透，以有利于提高爐缸死焦堆的透氣透液性，穩定邊緣氣流和中心煤氣流，渣皮穩定，使爐缸工作均勻活躍，減少了冷卻壁損壞。

(3)裝料制度。

裝料制度的主要作用是針對爐缸初始煤氣的分布狀態，控制中心與邊緣煤氣的流速，使煤氣流分布合理，維持爐況穩定順行，保護冷卻壁延長高爐壽命。配合下部風口加長、進風面積縮小的送風制度，相應調整上部裝料制度，抑制邊緣氣流，開放中心氣流，使煤氣流分布更加穩定、合理。7號高爐結合自身的特點，通過燒結礦分級人爐，控制邊緣氣流，對布料制度做了以下調整:

從2014年11月底開始燒結礦分級入爐，將6~15mm小粒度燒結礦布在邊緣，抑制邊緣效果明顯，這樣既提高煤氣利用，以提高爐缸熱量，活躍爐缸，同時穩定了邊緣氣流，減少了渣皮脫落次數，燒壞風口。

采用焦炭比礦石布料角度整體小0.5°（或同角）的方式來抑制邊緣氣流，礦石布在邊緣，減緩爐墻邊的煤氣上升流速，使邊緣氣流控制更加穩定，減少冷卻壁損壞。

縮小最大和最小布礦布焦角度，改變以往的大角度差，縮小中心無礦區。從而使中心煤氣流更加集中，整體縮短布料寬度，角度差縮至6°左右，增大邊緣礦石角度差，基本上采用等角差布料，使邊緣環帶礦層變薄，中間環帶礦層增厚，降低了邊緣的礦焦比，增加了中間環帶礦焦比，使邊緣環帶透氣性變好，使邊緣大部分煤氣流沿著邊緣環帶上升，降低了爐墻邊緣的煤氣流速，也降低了爐墻邊緣的煤氣流量，從而降低了爐墻熱負荷，減少渣皮波動。根據不同時期使用的原燃料條件變化，維持合適的中心焦角，從而維持合理的中心漏斗深度，保持中心煤氣流合理。

通過調整，煤氣流分布合理，爐況穩定順行，在爐役后期冶煉強度不高的情況下，爐缸工作活躍，風口損壞得到有效控制。渣皮基本穩定，波動較小，冷卻壁損壞明顯減少。因冷卻壁漏水休風次數大幅減少，有效遏制了爐皮開裂、燒穿現象，護爐效果明顯，達到了安全生產的目的。如圖4所示，7號高爐2014年4月至2016年4月高爐風口破損及因風口破損休風情況.

2.2合理控制冶煉強度

采取控制冶煉強度是爐役后期護爐最安全有效的手段。壁體溫度及水溫差與冶煉強度有著很好的對應關系，隨著冶煉強度的提高，壁體溫度及水溫差也隨著上升。因此，開始特護生產期間，廠部要求控制冶煉強度生產， 2014年11月將氧量由12000 m3/h限制到7500m3/h，至2015年11月高爐停止富氧。于是高爐作業區根據生產要求適當的調整裝料制度，保證風量穩定，煤氣利用率穩定在45.0%~46.5%，通過煤氣利用率來控制冶煉強度。經過近4個月的生產實踐表明，控制冶煉強度措施減少了冷卻壁損壞，護爐效果明顯。

2.3強化爐役后期護爐管理

進入爐役后期，7號高爐5、8、9、10段處冷卻壁損壞較為嚴重，冷卻能力不足，導致爐皮溫度高，隨時可能出現發紅隱患。針對7號高爐冷卻壁損壞較多，爐皮發紅、溫度高、冒煙、開裂的現狀，7號高爐成立了特護小組，每周開展一次護爐專題會議，每月開展高爐系統評價，并制定了特護爐應急預案和操作規定，廠部制定了《7號高爐護爐標準》，將應急預案懸掛在主控室墻壁上。對冷卻壁設備維護做了特殊要求，對高爐生產提出了指導措施，高爐日常生產中嚴格按照特護爐操作規定執行，定期對職工進行特護培訓。同時，進一步細化了配管工和高爐值班室人員對冷卻設備的點檢和維護工作，要求值班室人員與配管工聯動互保，到風口平臺一起看風口、測溫，每lh檢查l次打水情況和測溫。檢查爐身打水是否均勻，爐皮是否發紅，爐缸運行以及爐缸的排水、爐基排水溝是否通暢，做好檢查記錄，共同簽字認可。配管工定期疏通爐皮打水管道，密切關注水溫差、爐皮打水量及水壓等。一旦有異常情況，及時匯報并處理，防止事故發生，一旦爐內有渣皮脫落，及時通知配管工檢查渣皮脫落部位的爐皮情況；爐皮出現冒煙、冒火星的情況時，配管工及時匯報工長進行減風控制。將鐵口區域熱電偶溫度納入交接班管理，電偶溫度上升5℃，必須組織分析并匯報作業區領導。充分合理利用每次高爐檢修機會，根據爐體狀況提前制定高爐檢修方案，并不斷進行補充、完善，利用檢修機會對破損水管進行穿管、破損嚴重的冷卻壁區域安全微冷+鋪設銅冷卻管+硬質壓入造襯、熱風圍管（主管）吊模澆筑、爐身及熱風圍管（主管）安裝貼片熱電偶、鐵口通道壓力灌漿、爐底封板滿焊+灌漿等等措施，確保高爐安全生產平穩過度至停爐。

2.4合理的出鐵制度及鐵口維護

爐前工作沒抓好，渣鐵沒有及時出凈，必然造成憋風，影響煤氣流合理分布和爐況的穩定與順行。針對7號高爐爐缸工作狀況，特護主要做好以下工作:

①合理組織出鐵。每天15次鐵，機動出鐵，在南鐵口電偶溫度持續上升時，停止南場出鐵，由西、北鐵口輪流出鐵；南鐵口電偶溫度高位運行且穩定時，南、北、西鐵口交替出鐵，均勻出鐵，間隔時間15 min以內，沒有特殊情況不能單場連續出鐵。爐前工作提前準備，確保出凈渣鐵。

②維護好鐵口，使鐵口深度控制在3.3~3.5m之間。加強對鐵口泥套和液壓炮的檢查和維護，使其處于正常工作狀態，防止鐵口過深、過淺、跑泥或大噴堵口等情況的發生。

③緊密聯系水渣。高爐入爐品位降低后，渣量大幅度增加，水渣設備常處于滿負荷工作狀態，在渣鐵流異常增大時，水渣系統不能滿足高爐生產要求，渣鐵難以出凈，容易憋風。這就要求加強對水渣系統的管理，對冷凝塔、轉鼓、運渣皮帶多檢查、多清理、多維護；同時，加強與水渣配套單位的聯系，使供水系統與水渣運輸系統與高爐生產配合好；在渣量過大時，水渣系統不能滿足生產需求時，必須下渣分流走干渣，以免渣量過大壓死轉鼓和皮帶。通過以上措施，有效地保證了高爐的渣鐵排放。

2.5加強原燃料管理

爐役后期對原燃料要求更高，只有好的、穩定的原料條件才能保證高爐穩定順行，延長高爐一代爐齡。“穩定才是最大的降本”，殘酷的現實迫使我們端正認識。如何把質量存在缺陷的原燃料消化掉，而高爐的技經指標又不會受到太多的影響，把低價原燃料的價格優勢最大限度地體現出來，這才是在當前高爐生產及煉鐵的又一重要工作。

（1）在酒鋼原燃料條件及鋼鐵市場低迷的大環境下，要實現精料和提高入爐品位的可能性很小，只能加強原料篩分工作。入爐原燃料粉末過多會影響高爐料柱的透氣性，不利于高爐的順行。通過采用雙層振動棒條篩，篩分效果改善較好。此外，以不卡料為原則控制篩牙開度，盡可能降低振動篩上料層厚度，提高篩分效率。

（2）延伸原燃料管理，掌控原燃料變化。“重在觀念的轉變”，如果一味地追求以前的燃料比可能會適得其反，造成更大的損失。轉變了觀念，正確地認識了低價原燃料的使用原則和目的，才能找到正確的應對方法和策略。為此以爐況順穩為中心，把保證高爐的長期順穩放在第一位，做到“買得來，吃得進，穩得住”的方針，嚴格控制入爐堿負荷、鋅負荷在規定范圍內，高爐順行穩定不僅保證了低價礦能夠充分消化掉，低價的效益充分的發揮出來，而且還為適時的提高煤氣利用率，適當的降低燃料比提供機會。在低成本冶煉路線的指導下，自主管理用料結構，對外考察原燃料情況，提前向公司上報配料計劃，并嚴格監督燒結、焦化、儲運等相關單位對原燃料的生產及配送，要求準確提報原燃料成份，爐況調整做到宜早動、少動、爭取主動，確保爐況穩定順行。

3 結語

7號高爐自進入爐役后期以來，要及時根據自身爐體狀況特點制定適合本高爐特點的操作方針、措施。要安全平穩的生產過度至順利停爐，還要繼續做好以下幾方面的工作:

（1）強化主動護爐、優化操作制度以及合理維護等操作技術措施，實現爐役后期高爐安全穩定生產。

（2）適當調整下部風口布局，以及加強冷卻設備維護。合理運用中部調劑手段和熱制度、造渣制度，長期保持合理的操作爐型延長高爐壽命。

（3）要保證高爐爐役后期的穩產順行，精心操作，延長高爐一代爐役。

（4）嚴格執行爐役后期各項操作規定和標準，保持護爐成果，提高處理事故應急能力。

（5）密切關注爐缸熱電偶溫度、爐身及熱風圍管貼片熱電偶溫度、水溫差、熱流強度，發現異常升高果斷處理并及時匯報。