摘要对水钢1350m³高炉工艺装备的特点进行了总结。水钢1350m³高炉采用铜冷却壁、薄壁炉衬、炭砖一陶瓷杯复合炉底、软水封闭循环冷却系统、PW型并罐无料钟炉顶、内燃式热风炉等一系列先进实用技术，以实现高炉“优质、低耗、高效、多产、长寿”生产。

关键词高炉炉型薄壁炉衬无料钟炉顶

1 引言

  水钢原有788m³、1 200m³高炉各1座，根据发展要，决定新建1座1 350m³高炉。新建的高炉采用了一系列先进的、成熟的、可靠的新技术、新设备，以实现高炉高风温、高顶压、高煤气利用率、长寿命、高产、优质的冶炼方针，发挥最佳的经济效益。水钢l 350 m³高炉的主要设计指标为：利用系数2．5，入炉矿石综合品位58％，焦炭灰分13．5％，热风温度1150～1 200℃，炉顶压力0．18MPa，燃料比540kg/t(其中焦比≤360 kg/t，煤比180 kg／t)，年产生铁118．1万t，高炉一代寿命为15年。

2高炉本体

  生产实践表明，高炉内衬所砌的耐火砖衬在生产不长时间后，就被侵蚀和塌落，长时间内难以达到保护炉墙的作用，而且高炉内衬不均匀侵蚀或脱落造成高炉的操作炉型不规则。事实上，高炉生产绝大部分时间是靠渣皮来维持的，高炉寿命不是取决于所砌耐火材料的厚度，而是取决于能否形成稳定的渣皮以及渣皮脱落后能否快速再生成渣皮，这才是高炉长寿的关键，特别是在炉腹至炉身下部区域。水钢1 350 m³高炉采用矮胖炉型、全冷却壁薄壁炉衬结构、铜冷却壁技术，并配合软水封闭循环冷却技术和较完善的检测技术，为高炉生产稳定顺行、高效、长寿奠定较好的基础。

2．1  高炉内型

    炉体是高炉长寿、高效和强化的关键环节。水钢1 350 m³高炉在设计上采取了深炉缸、矮胖炉型，加之采用薄壁炉衬技术和全冷却壁结构，其设计内型即为操作炉型，具备了强化冶炼、改善高炉煤气化学能的利用和改善透气性的特点，对原燃料条件相对要求较高。高炉炉型参数见表1。技术特点如下：

    (1)炉缸高度较高。一般认为1 350—1．500 m³级高炉炉缸高度为3200—3500mm。水钢高炉炉缸高度为3800mm，较高的炉缸高度有利于扩大风口回旋区，既有利于高炉强化和顺行，又可提高炉缸内的热量和铁水温度，还可消除炉缸堆积，易于高炉强化。

    (2)深死铁层。加深死铁层是近代高炉发展的趋势，从炉缸侵蚀的机理看，铁水的环流是对炉缸造成“蒜头状”侵蚀的一个重要原因。加深死铁层有利于减轻出铁时铁水环流对炉缸下部造成的“蒜头状”侵蚀，有利于延长炉缸寿命。同时，深死铁层贮存较多的铁水，保证炉缸具有足够的热量，稳定铁水温度及铁水成分。

    (3)较低的高径比。设计的高径比为2．485，在原燃料条件保证的情况下，根据各厂冶炼的经验，较小高径比能取得较好的技术经济指标。设计的炉腹角为77⁰39’39"，较小炉腹角有利于炉内煤气流均匀分配，减少对炉腹生成渣皮的冲刷，使炉腹冷却壁较好地结成渣皮，延长炉腹寿命。

    (4)高炉设有20个风口，对称设置2个铁口，无渣口。

2．2冷却设备

    从炉底到炉身上部共计15段冷却壁。第l～4段采用光面冷却壁(炉底和炉缸区域)，材质为灰铸铁(RTCr)，铸入水管Ø76mm×6mm，第1～3段厚160mm，第4段为异型冷却壁，壁厚265 mm(风口区)。第5段为半镶砖冷却壁(炉腹下部)，铸入水管Ø76mm×6mm，材质为铁素体球墨铸铁(QT400—18)，上端壁厚26l mm、下端壁厚547 mm，该段冷却壁为过渡带，形状为梯形。第6～8段为满镶砖铜冷却壁(炉腹上部至炉身下部)，厚度140mm，铸入水管DN50，材质为纯铜TU2。炉身下部至炉身中部采用5段半镶砖冷却壁，材质为铁素体球墨铸铁(QT400—18)，壁厚343 mm，铸入水管Ø70 mm×6 mm。炉身上部采用2段水冷壁，铸入水管Ø70mm×6mm，材质为铁素体球墨铸铁(QT400—18)。

  炉底采用水冷，水平铺设32根Ø89mm×12mm无缝钢管，材质20号钢。炉喉2层钢砖，采用无水冷。

2．3冷却水系统

软水密闭循环冷却系统具有不结垢、冷却强度高、冷却效果好以及补水量少等许多优点，水钢1350m3高炉，根据高炉各部位的不同工作条件和炉衬结构特点，采用了软水密闭循环冷却系统和工业水开路冷却系统。

（1）高炉炉体冷却采用软水密闭循环冷却。软水密闭循环冷却系统高炉部分由供水主管和支管、炉体冷却设备、回水支管和总管、脱气罐、阀门组成。其工艺流程为泵站供来的软水经供水主管送到高炉区域后，分三个回路分别向高炉和热风炉供水，其中Ⅰ回路主要通过炉底水冷管冷却高炉炉底；Ⅱ回路主要通过炉底、炉缸、炉腹、炉腰、炉身冷却壁冷却高炉；Ⅲ回路主要供热风炉使用。软水密闭循环泵站设备有热水循环泵、应急柴油泵、软水补水泵、表面蒸发空气冷却器、加药装置、自清洗过滤器、定压膨胀罐、氮气储气罐、软水补水箱等。设计总处理水量2500m3/h，高炉回水温度≤57℃，泵站供水≤45℃。

（2）净循环水系统。净循环水系统是通过集中循环水泵站向高炉相关用户供水。根据用户水压及供水制度要求不同，分别用不同泵组供水加压，送用户使用。高压水系统：压力1。4Mpa的工业水，供高炉风口小套、炉顶洒水及十字测温（预留）装置，设计流量900m3/h，2台高压泵，一用一备。中压水系统：压力0。6Mpa的工业水，供高炉风口大套、中套，炉顶控热器二冷水、炉前液压站。设计流量568m3/h，2台中压供水泵，一用一备。低压水系统：压力0。3Mpa的工业水，供高炉出铁场、TRT、槽矿用水等。设计流量437m3/h,2台供水泵，一用一备。

2．4炉体内衬

高炉耐火材料的选择主要考虑六项指标：抗碱金属性、导热性、抗爆裂性、碳素氧化性、抗热震性和抗渣铁侵蚀性能。

(1)高炉炉底、炉缸内衬承受着高炉内气体高压和铁水压力、高温和温度波动的作用，还承受着渣铁冲刷、化学侵蚀，有害元素的作用产生脆化、剥落上浮，还有可能因漏水而造成的氧化，其工作环境复杂。炉缸、炉底工作情况好坏，关系到一代高炉寿命。设计炉底水冷封板上第1层满铺400 mm厚的石墨炭砖，第2层满铺400 mm厚的半石墨炭砖，其上铺3层400mm厚的大块炭砖，炉底、炉缸靠近冷却壁侧环砌大块炭砖，陶瓷杯底及下部砌刚玉莫来石砖，陶瓷杯壁环砌复合棕刚玉砖。风口区采用热震稳定性好的复合棕刚玉组合砖。铁口采用抗渣铁侵蚀性能好的Al₂O₃一C—SiC组合砖。

  (2)炉腹至炉身下部内衬承受着化学侵蚀、冲目、热震，其工作条件恶劣，对高炉寿命影响较大。风口冷却壁至炉腹下部冷却壁之间环砌烧成微孔铝螨。炉腹和炉身下部的球墨铸铁异型冷却壁与铜冷却壁热面镶氮化硅结合碳化硅砖。炉身上部球墨撒冷却壁热面镶磷酸浸渍高铝砖。

  此外，炉顶煤气封罩内侧喷涂耐CO侵蚀能力躺和热态抗折强度较高的喷涂料。

3无料钟炉顶

水钢1 350 m3高炉采用PW型并罐无料钟炉顶，使用水冷气封。根据布料溜槽旋转和倾斜力的结合，实现多环、单环、扇形、定点布料。高炉顶压为0．18—0．22 MPa，采用半净煤气一次均压，氮气二次均压，高有l台均压阀和2台排压阀。整个无料钟炉顶控制由专门的BLT—PCC控制，在PLC发生故障时可改为紧急操作台继电器手动控制。中心喉管设波纹补偿器，用于位移补偿及动作眼睛阀。无料钟炉顶设计参数见表2。

 4热风炉

  高炉配置3座内燃式热风炉，热风炉的主要技术参数见表3。热风炉采用了偏心圆式拱顶，七孔高效格子砖，助燃空气和煤气双预热等技术。高温区采用低蠕变高铝砖和硅砖，栅格式陶瓷燃烧器等技术，其技术特点如下：

  (1)热风炉采用偏心圆式拱顶，拱顶使用低蠕变高铝砖砌筑。其优点是：拱顶的偏心圆弧与直段相切，避免了折点的出现，改善了砌体受力条件，结构稳定、气流分布合理，可提高烟气的传热效率；拱顶砌体与大墙砖脱开，荷载由炉壳承受，大墙的不均匀膨胀不会对拱顶产生影响，从而改善了拱顶的受力状态。

    (2)热风炉各孔口不同部位采用不同材质的组合砖砌筑，提高了易破损部位砌体结构的稳定性和气密性。蓄热室使用七孔高效格子砖，采用交错砌筑。

    (3)采用复合式墙体结构，在墙体中设置高性能的隔热砖和隔热毡。在蓄热室和燃烧室的隔墙问安装耐热钢板，防止蓄热室和燃烧室之间由于温差的变化而引起窜风短路现象。

    (4)燃烧室的形状采用“馒头形”，减少了燃烧室与蓄热室相交的“死角”，有利于提高热风炉蓄热室断面的利用率。在新建和改造热风炉中，陶瓷燃烧器的应用随着热风炉拱顶、大墙及燃烧技术的进步越来越受到重视。水钢1 350m³高炉采用了栅格式陶瓷燃烧器，用堇青石砖砌筑。

    (5)采用三孔连通梅花型炉箅子，其材质为合格耐热铸铁，炉箅子及支柱设计温度≤400℃。

    (6)用分体式热管热换器预热助燃空气和煤气。全部燃烧高炉煤气，设计风温1150～1 200℃，助燃空气和高炉煤气预热温度分别为1 80℃、185 ℃

    (7)热风阀为竖式闸阀，液压驱动，高温阀门采用软水冷却，助燃风机采用集中送风，一用一备。

5风口平台和出铁场

    风口平台为钢筋混凝土结构，在热风围管下，设有2台环形单轨电动葫芦，用于检修、更换风口等。设置2个出铁口，无渣口，20个风口。出铁场的布置根据地形条件，2个铁口呈东西180⁰对称布置，相应设置两个东西出铁场。由于地形条件的限制，东西出铁场铁道线和渣道线从一个方向进出，在西头是死头，高炉强化后要增加铁次到15次以上较困难。采用浇注料浇注铁沟。全液压泥炮、开口机布置在铁口两侧，采用摆动流嘴出铁出渣。东铁口设1台30t／5 t桥式起重机，跨距24．5 m。西铁口设1台20 L／5 t桥式起重机，跨距24．5 m。东西出铁场上设有设备品装孔和散料包。铁水运输采用原65 t铁水罐车。出铁场设有较完善的通风除尘设施，在铁口、主铁沟、撇渣器及摆动流嘴处，设有强力抽风除尘点。

6供料系统

    水钢l 350m³高炉供料由中间大矿槽(原建)向新建高炉小矿槽供料。中间采用双系统皮带运输，共设3台自动卸矿小车和9条胶带运输机。焦槽为单排布置，设有5个焦槽，下设给料机、振动筛、称量漏斗等设备。矿槽为双排布置，设大小料槽14个，一侧为6个烧结矿和1个小块焦槽，另一侧为2个球团矿槽、2个块矿槽和3个杂矿槽。烧结矿槽、块矿槽、球团矿槽下设给料机、振动筛、称量斗等设备；杂矿及小块焦槽下设给料机，直接将料给人矿石称量斗。称量后通过皮带机向高炉受料斗(炉顶)供料。为了捡除掉人炉料中的铁件，保护上料主皮带机的正常运转，在主皮带前的皮带机上设有废铁捡除装置。焦炭称量斗设有焦炭中子测水装置，槽下控制系统设有原燃料称量误差和焦炭水分补正。

7其他系统   

    高炉水渣处理采用轮法冲渣，设计冲渣率95％。煤气清洗采用环缝清洗系统，并设有高炉煤气余压发电(TRT)装置。其工艺流程为：重力除尘器一环缝洗涤塔一金属环填料脱水器一旁通阀组消音器一金属环填料脱水器一电动盲板阀一(TRT)一电动蝶阀一净煤气管网。TRT发电机额定班6000kW。喷吹系统采用双罐并列喷吹装置，制粉采用40t／h中速磨。