450m3高炉炉缸侵蚀分析

郑东帅

( 北满特殊钢有限责任公司  161041 )

摘要：国内高炉长寿近年不断提高，出现了一批寿命高达15年以上的长寿高炉，国外有的高炉寿命甚至超过25年。高炉一代炉役不中修连续生产20年，单位炉容产铁15000t以上，应成为我国大中型高炉长寿的目标[1]。近年来，随着高炉上燃料条件改善，铜冷却壁，软水密闭循环等先进冷却而技术的应用，以及耐火材料的进步，高炉炉腹以上冷却壁寿命大幅度提高，值得重视的是，迄今我国有些高炉炉缸、炉底寿命还存在不少问题，炉缸、炉底烧穿事故时有发生，仅在2010年8月，国内就有2座1250m3高炉、1座2500m3高炉发生炉缸烧穿事故，2012年3月~2012年10月短短7个月至少有3座450m3高炉、1座750m3，1000m3以上高炉烧穿以及即将烧穿紧急停产护炉大修高炉不少于5座以上，仅此高炉进入了高频率大修中，且造成重大损失，因此要很好的分析高炉炉缸、炉底烧穿原因，从中吸取经验教训，不断改进创新，增强监测手段，进一步提高炉缸、炉底寿命，并提高预防、应变、处理此类事故的能力！

Abstract:Domestic blast furnace longevity in recent years, the emergence of a number of life expectancy of 15 years or more of the long life of blast furnace, foreign country has a blast furnace life even more than 25 years. In the furnace, the furnace of a furnace for 20 years of continuous production, the unit furnace capacity of more than 15000t, should be the goal of China's large and medium blast furnace [1]. In recent years, with the improvement of fuel condition of blast furnace, copper cooling wall, closed loop soft water cooling and other advanced technology, and the progress of refractory materials, above the bosh cooling wall and greatly improving the service life, it is worth paying attention to, so far in China, some blast furnace hearth furnace bottom life there are a lot of problems, hearth, furnace bottom burn accidents have occurred, only in August 2010, China had 2 seat, 1 seat 2500m3 1250m3 blast furnace blast furnace hearth burning accident occurred in March 2012, ~2012 in October just 7 months at least 3 450m3 blast furnace, 1 750m31000m3 above the blast furnace burning through and will burn furnace blast furnace overhaul emergency shutdown of not less than 5 above, only the high frequency into blast furnace overhaul, and caused heavy losses, so be a good analysis of blast furnace hearth, furnace burning through reason, learn from the experience, and constantly improve the innovation, enhance the monitoring means, to further improve the life of bottom and hearth,, improve the ability of prevention, strain, processing accident!

引言：我国炼铁行业一贯十分重视高炉炉缸、炉底寿命，这可追溯到上世界的60年代。1964年11月在鞍山召开的全国炼铁、烧结、焦化联合年会上，冶金部高炉、热风炉寿命调查小组提出了一份当时国内高炉炉缸、炉底问题的调研报告。报告指出，从1949年到1964年的15年间，国内300m3以上高炉大修的29个炉代中，因炉缸烧穿的有9个，约占1/3；如包括炉底烧穿修补后继续生产的高炉，则共15次之多。由此可见上世界60年代我国的高炉炉缸、炉底寿命问题是非常严重的。以上所有炉缸烧穿事故，全部发生在粘土砖或高铝砖炉缸。炉底的侵蚀，而碳素材料炉缸、炉底的高炉则无一座发生过炉缸烧穿事故。此外，炉缸烧穿部位均在铁口水平的炉底部分冷却壁接缝处，说明炉缸砌筑材料和冷却设备结结构存在缺陷是当时炉缸烧穿的主要因素。

一、现状

某特钢450m3高炉自6月开始，炉底热电偶温度持续升高，分别在6月14日、7月26日、8月11日、10月18日出现较大幅度的反弹。至11月18日，标高4.785m热电偶平均温度达到618℃，其中，西部热电偶最高达到672℃。标高5.76m热电偶平均温度达到300℃，其中，西部热电偶温度最高达到500℃左右。高炉炉缸炉底安全面临较大挑战。

图1 标高4.785m热电偶温度变化趋势

图2 标高5.76m热电偶温度变化趋势

二、原因分析

从已有数据分析来看，炉缸二层水温差最高达到1.6℃，三层最高达到2.2℃，由于炉墙位置没有安装热电偶，无法推算炉墙剩余厚度。现将炉缸炉底水温差和热电偶温度升高的原因分析如下：

(1) 高炉炉况不稳定，频繁停风造成渣铁壳不稳。高炉在8月29日、9月26日、10月08日、10月17日大幅减风和休风，复风后高炉炉底热电偶出现大幅升高。

(2)由于渣铁流动性不好，高炉操作上采取加锰矿洗炉，铁水中[Mn]在10月9日最高达到0.87%，从而造成炉缸渣铁流动性剧烈，造成炉缸炉底区域渣铁冲刷严重，炉缸炉底侵蚀必然加剧。

(3)铁水[Si]在8月中旬后波动明显，范围0.2-0.8%，一方面不利于炉缸的稳定，另一方面造成炉缸炉底碳砖由于热流强度波动而产生裂纹，加剧窜气等现象的发生。从近期凌源钢铁高炉解剖情况看，炉缸窜气是形成后期炉缸区域环裂，从而引起热电偶升高的重要因素。

图3 产量和风量变化情况

图4 铁水[Si]变化情况

图5 铁水中[Mn]变化情况

图6 渣R变化情况

图7 凌钢高炉铁口右侧环裂

三、建议措施

根据近期调研的结果和北满特钢高炉操作的实际，建议可以从以下几个方面强化高炉护炉：

（1）  强化冷却，增加冷却水流量，强化对炉缸二层和三层的冷却。

（2）  控制适当的冶炼强度，（为正常冶炼强度的70-80%）降低渣铁环流对炉缸炉底的侵蚀。

（3）  提高和稳定铁水中[Si]含量，稳定提高炉缸活跃度。

（4）  控制适当的炉渣碱度，降低入炉碱金属负荷，减小碱金属对炉缸炉底的破坏。碱金属K对炉缸碳砖的破坏明显，控制较高的碱度容易造成入炉碱金属负荷过重，从而影响高炉炉内操作，如出现炉身结厚、高炉内衬破坏严重、炉缸炉底碳砖破坏严重等。

（5）  逐渐减少至停止加锰矿洗炉次数，从降低炉渣碱度、提高铁水[Si]和物理热等方面改善渣铁流动性，降低炉前劳动强度。

（6）  加钛护炉，通过采取加钛矿护炉、风口喂线、使用含钛炮泥等措施强化护炉。在护炉过程中，确保铁水[Si]在0.6-0.7%，铁水物理热控制在1430℃以上，铁中[Ti]＞0.12%，同时禁止加锰矿、萤石等，使Ti（C，N）能够充分沉积，达到良好的护炉效果。

五、总结

近期，国内多座高炉已出现炉缸炉底安全问题，如首钢迁钢、酒钢、唐钢、凌钢等。9月份以来，已统计烧出的高炉达到5座以上，对高炉生产和成本造成较大影响。高炉侵蚀的部位集中在炉缸二、三层，因此，在热电偶布置和水温差监测方面应重点关注这些部位。从技术操作方面看，可以从炉温水平、入炉碱金属控制等方面采取措施。

在热电偶布置方面，建议合理布置炉缸炉底热电偶，方便后期炉缸炉底侵蚀状态监测，并能够通过炉缸炉底侵蚀相关计算，推测残存碳砖厚度。

参考文献：

[1]、高炉炼铁生产技术手册             冶金工业出版社-周传典，2002

[2]、炼铁学                           冶金工业出版社-任贵义，1996

[3]、高炉生产知识问答                 冶金工业出版社-王筱留