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邯宝1#高炉炉缸侧壁温度异常升高原因的分析与治理实践

夏万顺

(河北钢铁集团 邯钢邯宝公司炼铁厂，河北 邯郸 056015）

摘 要：对邯宝炼铁厂1#高炉炉缸侧壁碳砖温度异常升高的原因进行详细的分析，着重阐述了治理方法和过程。高炉通过采取抑制边缘料制、降低冶炼强度、提高铁水硅含量及炉渣碱度、炉缸灌浆等措施，使炉缸侧壁温度回归正常，治理效果明显。

关键词：炉缸侧壁碳砖；温度升高；护炉操作

近几年，国内不断发生高炉炉缸侧壁环砌碳砖温度异常升高的现象，甚至出现了炉缸烧穿的恶性事故，炉缸安全状况令人担忧。邯宝炼铁厂1#高炉2013年初，也出现了炉缸侧壁环切碳砖局部温度升高的现象，开始认为是陶瓷杯侵蚀后必然的结果，未引起足够的重视，但进入7月份后，炉缸标高8.538米段300°至60°方向上内侧有4个测温点温度升高速度明显加快，日均升高近15℃，其中1232B点与1222B点升高幅度最为异常，分别在9月5日和10月3日突破600℃，而1232B点更是在9月28日达到了670℃，严重威胁了炉缸安全。

1 炉缸侧壁升高的位置及过程

1#高炉采用陶瓷杯碳砖水冷炉底结构，炉缸侧壁环砌美国UCAR热压小块碳砖，炉缸炉底采用4段低铬铸铁光面冷却壁，采用软水密闭循环冷却[1]。炉缸侧壁碳砖测温共计6段，标高分别为7.494米、8.538米、9.582米、10.626米、11.670米、12.486米，每段共24个测温点，分内外两层。图1是标高8.538米炉缸侧壁测温点分布示意图。本次温度异常升高测温点的部位在标高8.58米炉缸碳砖内层300°至60°方向上，标号分别为TE1222B、TE1232B，而300°和30°方向上标高为10米的位置也恰是高炉1#、2#铁口所在。该部位上的测温点从2013年1月开始缓慢升高，经历了6个月的缓慢上行期后，在7月份进入爆发式升高期，其中TE1232B点在9月27日最高达669℃，根据傅立叶方程计算得知该温度下此处碳砖厚度仅为0.14米，严重威胁炉缸安全。图2是该部位升高最为严重4个测温点6月份以后的温度推移图。

图1 标高8.58米炉缸侧壁碳砖测温点分布图

图2 8.538米炉缸侧壁碳砖升高四点的温度推移图

2 原因分析

炉缸侧壁碳砖侵蚀的主要原因有铁水环流的机械冲刷侵蚀，碱金属对炭砖的化学侵蚀，热应力对炭砖造成的破坏，CO2，H2O等氧化性气体对炭砖的氧化，熔渣对炭砖的冲刷和化学侵蚀[2]，可见炉缸侧壁温度的异常升高是多种因素综合作用的结果，结合本高炉实际生产分析有以下几个方面的原因。

2.1 碳砖质量和砌筑的问题

侧壁温度开始升高时，认为是陶瓷杯被完全侵蚀后的必然结果，没有采取必要的措施，在7月份进入爆发式升高期后，方才意识到问题的严重性，结合邯钢东区3200m³高炉及国内其他使用美国UCAR热压小块碳砖的高炉，也发生了温度异常升高及炉缸烧穿的现象，作者认为不排除该处碳砖质量或砌筑存在着质量问题。

2.2 炉缸串煤气

高炉在生产一段时间后，曾发生过炉体煤气外溢及铁口喷溅严重的现象，当时采用炉体灌浆的方法进行了治理，收到了较好的效果，说明在炉壳、冷却壁与碳砖之间的填充料层内有气隙存在，阻碍了正常热传导，使该部位的冷却效果变差，这也可能是造成炉缸侧壁碳砖温度升高的原因之一。

2.3 连续生产时间过长

正常情况下，高炉每3个月安排一次30个小时左右的定修，定修期间高炉炉缸处于“失热”状态，炉缸侧壁温度大幅下降，这有利于形成比生产状态时更厚的“保护壳”，使炉缸碳砖远离1150℃等温线，高炉炉缸碳砖也能够得到周期性的休整。

1#高炉因为公司生产调度安排需要，连续生产近8个月，这必定使炉缸热状态发生较大的改变，使得1150℃等温线外移，靠近并侵蚀炉缸碳砖，造成炉缸侧壁温度升高。后期还发生了2#铁口上方多个风口小套漏水的现象，漏水时间最长的达67天，进入炉缸的水对炉缸碳砖造成较大的侵害，本次炉缸异常升高点均在铁口下方，是最好的佐证。

3 治理过程

6月初，高炉开始加强对炉缸侧壁温度的监测，并有意识的采取抑制边缘气流的料制来应对。在炉缸侧壁温度进入爆发式升高期后，美国UCAR公司提出了一些操作建议，高炉结合公司生产计划，于9月24日开始有计划有步骤的实施炉缸治理工作。

3.1 护炉操作

本着先采取降低冶强无效的情况下再加钛球护炉的操作思路，从9月24日起，高炉逐步降低焦炭负荷，减氧控制冶炼强度，日产由7780t/天降至7600t/天。另外为减少渣铁对炉缸的侵蚀冲刷，高炉采取提高铁水硅素和炉渣碱度的措施来降低铁水硫含量，用以降低铁水及渣的流动性，以减少渣铁对炉缸的冲刷侵蚀。表1是护炉前后具体操作参数对比表。

表1 护炉前后高炉具操作体参数对比表

在冷却水方面，高炉把冷却水的总量由4800m³/h增加到5012m³/h，减弱铁水环流把炉底冷却水量由原来的800m³/h降到650m³/h。同时，高炉还把冷却壁的进水温度由原来的41℃降低到39℃，用以增加冷却强度。图3是高炉炉体冷却水流程图。

图3 高炉炉体流程图

3.2 料制调剂

高炉在进入6份后就开始采用压边料制，料制由变为，料线由原来的1.4米降到1.5米，控制边缘气流的强度，减少煤气对炉缸的冲刷。

3.3 炉缸灌浆

为减少高炉炉体煤气外溢，1#高炉在每次定休时都安排高炉炉体灌浆。灌浆能减少炉墙内气隙的数量，使冷却壁传热均匀，增加冷却效果，延长冷却壁和炉体的寿命。为排除炉缸处炉墙存在气隙串煤气造成炉缸碳砖温度升高的可能，高炉利用10月14日定休的机会重点对炉缸进行了灌浆，主要在四个铁口框左上方及其周边炉壳上均匀开孔16个，进行了灌浆。

3.4 加强冷却壁水系统的检测工作

由于高炉炉缸冷却水自动测温系统在开炉后不久就已损坏，为加强炉缸冷却壁冷却水的监控，高炉在冷却壁温度异常升高区域各段冷却水的进出管道上开孔外接测温点共计24个，人工测量进出水温，每天4次，并建立台账，设立推移图，密切监视水温变化，防止安全事故的发生。

4 效果评价

通过采取长期抑制高炉边缘气流发展、加强冷却强度、降低渣铁流动性及大幅降低冶炼强度等一系列护炉措施，高炉炉缸热状态发生了显著地改变，1150℃等温线快速内移，从10月下旬开始，炉缸侧壁温度开始陆续走低，到11月14日炉缸侧壁碳砖温度已基本稳定在280℃的范围内，趋于正常水平，治理效果明显。

但是长期的护炉操作使高炉出现了明显的边缘结厚征兆，进入11月份后高炉出现了风氧不全，崩滑料现象，尽管及时采取了相应的措施，高炉还是在11月13日出现了气流失常，被迫恢复炉况，历时18天，产量损失严重。

5 结语

1）采取抑制边缘气流的措施来治理铁口以下炉缸碳砖温度异常升高的现象，效果不明显，还易发生炉墙结厚而造成炉况失常；

2）炉缸侧壁碳砖温度升高的治理是一项长期性的工作，如何保持1150℃等温线处于合理的状态，还需要不断的探索。

3）建议高炉按时检修，减少高炉“带病”作业的时间，避免造成更大的损失

参考文献：

[1]侯金姝，董艳忠，路军．邯钢新区3200m3高炉工艺装备及特点[C]、、中国金属学会炼铁分会．2008年全国炼铁生产技术会议暨炼铁学术年会文集（下）．宁波：中国金属学会，2008：1236-1238．

[2]王筱留．高炉生产知识问答[M]．北京：冶金工业出版社，2004：320．