摘要对新钢公司8号高炉冷却设备破损的原因进行了分析，同时通过加强原料管理、改善操作等措施，有效控制了高炉冷却设备的破损。

关键词高炉冷却设备破损原因

1 引言

  新钢8号高炉有效容积1 050m3，设计2个铁口，20个风口，采用无料钟炉顶布料，炉缸陶瓷杯结构.炉体冷却为板壁结合冷却等一系列新技术，是新钢首座1000m3级高炉，于2003年5月2日投产。投产以来，各项经济技术指标不断进步，但是进入2004年后，由于受到原燃料市场的影响，原燃料供应比较紧张，给炼铁带来了许多不利影响，原燃料成分波动大，质量下降，有害元素增加，熟料率下降，导致炉况不顺，风量萎缩，高炉冷却设备损坏较多(相关指标见表1)。

2高炉冷却设备的现状

2．1风口大套

  8号高炉共有20个风口，大套材质为铸铁，风口区内衬为风口组合砖砌筑，2003年5月开炉到年底，大套周围并没有明显的煤气泄漏现象。进入2004年后，风口大套上法兰开始产生裂缝，并伴随煤气泄漏明显发展。首先是从两个铁口上方的风口(1、2、9、10号)开始，逐步向两边发展，煤气泄漏逐步加强，点燃的煤气火烟窜出高度达100～250mm，20个风口有18个产生裂缝，有17个风口有明显的煤气泄漏。

2．2冷却板

    (1)冷却板分布情况。8号高炉本体冷却采用的是板壁结合的形式，冷却板分布在炉腰和炉身共400块。炉腰设计冷却板一层共36块，采用高压供水，水压为1．OMPa左右，2块一联(平行串联)。从炉身下部开始，炉身共设计冷却板13层，每层有28块。采用中压0．5 MPa左右水压供水，上下层串联供水，串联情况如下：1～4层为一联；5—8层为一联；9—13层为一联。

    冷却板的结构是由钢板焊接而成的空腔式冷却器，一进一出。

    (2)破损情况。冷却板损坏部位主要集中在炉身下部1—4层，分布在东、南、西三个方向，从2004年3月10日发现第一块冷却板烧坏以来，至2004年12月7日共有15块冷却板烧坏，冷却板烧坏情况见表2。

2．3冷却壁进出水管

    (1)冷却壁分布情况。8号高炉冷却壁共分16段，508块，大致情况如下：l～4段每段36块，光面。5段(风口区)40块，光面。6～15段为镶砖，共296块。16段为光面冷却壁，共28块。

    (2)16段冷却壁进出水管损坏情况。16段冷却壁共有10块冷却壁进出水管断裂，分布在东、南、西三面，尤其以东南面居多。造成大量冷却水进入高炉，导致炉皮与冷却壁之间填料吹损，使该段出现炉皮发红现象。

3原因分析

3．1碱金属的影响

    进入2004年后，原燃料供应紧张，市场竞争激烈，各厂家为了确保生产秩序，纷纷抢购原燃料，结果导致价格不断上升，生铁成本随之增加，利润空间越来越小。在这种情况下，原燃料质量难以保证，有害元素随之大量带入，碱负荷高达7．89k/t，较2003年碱金属增加3．71 k/t，碱金属在炉内循环富集，造成砖衬上涨，大套在上涨砖衬作用下向上翘，是大套损坏的主要原因。碱金属进入炉身砖衬，造成砖衬异常膨胀，砖衬脱落，冷却板暴露，直接受到气流冲击，冷却板由于局部过热而损坏，更换冷却板时发现周围砖衬几乎没有了。

    碱金属的主要来源是燃料，占63％左右，它严重影响焦炭强度，据技术中心检测表明：焦炭反应性为40％左右，反应后强度为50％左右。休风时，从风口扒出的焦炭颗粒可以看出，多数是10—20mm的小焦，甚至有的风口前焦炭呈粉状，可见碱金属的危害甚大(一段时期内各原燃料碱金属含量见表3)。

3．2原燃料的影响

    由于进口球团矿价格太高，用进口块矿替代，熟料率从2003年的95．92％下降到2004年的76．42％，炉料结构由2003年的烧结矿+进口球团矿+少量井冈山矿改为2034年的烧结矿+进口块矿+井冈山矿。烧结矿平均品位较2003年下降0．863个百分点，但成分波动较大(相关数据见表4、表5)。

    焦炭整体质量下降，成分波动大，焦炭强度下降，导致高炉料柱透气性下降。由于原燃料整体质量下降，导致高炉不接受风量，风量由2003年4 季度2692 m³／min下降到2004年2季度2543 m³／min,炉况不顺，2004年1季度悬料达24次，低料线频繁，气流分布紊乱(焦炭相关成分见表6)。这是导致冷却设备损坏的重要原因，特别是对16段冷却壁和冷却板危害极大。

3．3操作因素

    (1)操作认识上的不足。8号高炉是新钢首座无料钟炉顶高炉，也是首座1000m3以上级的高炉，对无料钟炉顶高炉的操作经验不足，要从零开始摸索，对仅角调节难以把握准确，虽然有相关高炉做参照，但不同高炉具体情况不同，调节不到位在所难免。同时由于长期从事小高炉操作，观念上难以转变，未能及时适应大高炉生产特点，对炉况发展把握不准，面对原燃料条件的下降，操作上显得被动，上下部调节也不相适应，对参数的判断存在误区。例如：十字测温中心温度高，就认为中心气流足，作者认为，这种情况下，原始气流并不一定就是中心发展。如果中心无矿区大，那么在块状带、气流朝透气性好的无矿区运动。由于这种认识上的原因导致边缘气流发展。强烈边缘气流冲刷，是损坏风口大套、冷却板的另一重要原因。

  (2)炉渣碱度控制偏高。基于传统的操作理念，生铁质量依靠炉温和炉渣碱度来确保，而不是靠改善炉缸工作状况来实现，炉渣碱度控制偏高，在1．15一1．25，这种炉渣流动性相对较差，对有害杂质的排出不利。而对当前不利的原燃料条件，如果有害元素不能及时排出而在炉内富集，必然会造成炉况不顺，2004年前两季度的炉况很大程度上与这种原因有关，有害元素在炉内富集进入砖衬，使耐火村料上涨，这是风口大套法兰开裂、大套向上翘的主要原因。在正常生产情况下，有时会从风口小套与中套间流出铅，休风时，风口区焦炭粒度小，有时个别风口全是粉状焦炭，拉下小套后，会有铅渗出，出铁时铁沟有大量白色铅蒸气挥发。可见有害元素对高炉已构成严重影响。

  (3)下部调剂不合理。由于原燃料质量下降及其他影响，高炉接受风量能力下降，风口面积未及时调整，鼓风动能下降，导致边缘气流发展，中心死料柱加大，加剧了炉缸堆积，导致炉况不顺。另外风口布局也不太合理，东面和南面风口面积偏大，边缘气流较强，从损坏的冷却板和16段冷却壁也可以大致看到这一点。

3．4冷却板结构不合理

    炉身冷却采用上下层串联供水，水压为0．5 MPa左右的中压水，炉身下部是高温区，又是高炉拐点位置，易受气流冲刷。冷却强度不够，另外冷却板结构是空腔式，存在冷却不均匀的现象。一进一出的水管易造成冷却死角，形成局部沸腾气泡膜，冷却板由于局部过热而损坏。

4对策

4．1  缩小风口面积，调整风口布局

    针对原燃料条件变差，风量萎缩，边缘气流发展的现实，为保证适宜的鼓风动能，逐步调整风口面积，风口面积由2003年的O．2261m²调整为2004年0．2098m²。考虑到局部气流过强，冷却板损坏多的方向，有意识采用部分长风口(L=450 mm)进一步抑制该方向气流(风口调整见表7)。

4．2加强原燃料管理

    由于原燃料质量下降，为了减少入炉料粉末，加强槽下过筛，在保证正常上料的情况下，尽量关小仓门，延长振筛时间，尽可能多筛除粉末，每班定期对原燃料质量情况及过筛情况进行检查，定期对称量系统进行校对，确保用料干净、准确。

4．3调整炉渣碱度

    为了减少有害元素在炉内富集，采取了降低炉渣碱度的措施，把碱度调整为1．05～1．10，改善了炉渣流动性，并根据原燃料的波动及时做出调整，使碱度在要求范围，严格控制好炉温，确保炉渣流动性良好，有效促进有害元素排出。从2004年3季度开始，炉况顺行有明显好转，指标也有所改善。

4．4转变操作观念，统一操作思想

    在操作上统一工长思想，贯彻“不贪、不顶、不追”的操作思想，严格限压操作，在压差允许的情况下争取风量，确保炉况顺行，在炉温控制上，做到勤观察、勤分析、勤调整，固定风温调节煤量，以炉缸工作活跃来实现炉渣脱硫能力，保证炉缸工作透气性、透液性良好。

4．5搞好上下部调节

    在气流判断上，不再单纯依靠十字测温来判断，而是根据冷却壁炉衬温度的发展趋势，以及风口工作状况综合判断，依据综合判断的结果通过调整布料角度、角差、料线等达到抑制边缘气流，并根据炉况发展趋势及时调整矿批和布料方式，实现上下部调节有机结合，确保炉况稳定顺行。

4．6重视中部调节

    炉身下部处在高温区，又是拐点位置，易受强烈气流冲刷，是高温最薄弱的地方之一。根据这种实际情况，有意识加强了该部位的冷却强度，把冷却板解联，由原来4层一联改为2层一联，并增加冷却水量。在烧坏冷却板的1～4层位置增设炉外喷水冷却，冷却板水温差由1．5℃下降到1 ℃。

4．7处理损坏的炉体设备

    (1)风口大套。风口大套裂缝采用外部焊接加固，内部开孔，在大套上方寻找两冷却壁间缝隙开孔，用专用泥浆压浆处理。处理后，冒煤气火焰的风口由17个降到8个，效果较明显。

    (2)冷却板。利用计划休风机会，更换烧坏的冷却板，供水方式由4层一联改为2层一联，并加大冷却水用量，取得了较好的效果。

    (3)16段冷却壁进出水管。利用计划休风删压浆处理，填充炉皮与冷却壁之间空隙，保护进出水管不直接受高温煤气流冲击。对断裂水管加装膨胀器，对未发生断裂水管利用一切机会逐个改造，解决了冷却壁漏水问题。

5效果

    通过不断总结经验，摸索当前原燃料条件下的操作思路，采取一系列措施，高炉炉况顺行明显好转，炉缸工作逐步活跃，各冷却设备运行稳定，各项技术指标也有所改善。

6几点体会

    (1)对碱负荷较高的高炉，在操作上应当重视碱金属富集对高炉操作的危害并采取相直对策。

    (2、必须加强原燃料入炉管理，提高操作者的应变能力。

    (3)改进冷却板结构，增加冷却板冷却强度，有条件的可以改用铜冷却板。