黃京昌，夏萬順，袁 杰

（河鋼集團(tuán)邯鋼公司邯寶煉鐵廠，河北 邯鄲 056015）

邯寶煉鐵廠1#高爐于2008年4月18日開爐，爐齡已近10年，目前高爐各段冷卻壁無損壞，但隨著投產(chǎn)時間的延長，高爐爐缸耐材逐步侵蝕，爐缸側(cè)壁溫度自2013年3月起7.494m及8.538m處局部測溫點(diǎn)溫度均出現(xiàn)快速升高的狀況，嚴(yán)重威脅了高爐壽命和高爐的安全生產(chǎn)。從2014年開始，1#高爐采取了下列措施：①上部裝料制度和下部送風(fēng)制度的不斷摸索和調(diào)整，制定爐腹煤氣量的控制區(qū)間等技術(shù)措施，實(shí)現(xiàn)了合理、穩(wěn)定的煤氣流分布，提高了爐缸的活度；②控制入爐堿金屬及鋅負(fù)荷，制定控制標(biāo)準(zhǔn)；③實(shí)施制度化出鐵模式，改善渣鐵處理質(zhì)量；④提高焦炭質(zhì)量；⑤建立和完善冷卻系統(tǒng)維護(hù)和冷卻制度的管理；⑥增加監(jiān)控手段，建立應(yīng)急預(yù)案；⑦爐皮與冷卻壁間壓漿修補(bǔ)維護(hù)。通過上述措施的逐步實(shí)施，1#高爐做到了安全生產(chǎn)。同時高爐也實(shí)現(xiàn)了長周期的穩(wěn)定順行，取得了較好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)[1]。

1 立項(xiàng)背景

近年來國內(nèi)有多座高爐在生產(chǎn)7年～8年就進(jìn)行中修，甚至部分高爐出現(xiàn)爐缸局部溫度升高進(jìn)而發(fā)生爐缸燒穿的惡性事故（見表1）。1#高爐在生產(chǎn)過程中多次出現(xiàn)過爐缸側(cè)壁溫度局部大幅升高的狀況，嚴(yán)重威脅了高爐的安全生產(chǎn)和高爐壽命，如何減緩高爐爐缸的侵蝕，保證高爐安全、長壽，高效生產(chǎn)，是1#高爐急需解決的課題。

表1

2 高爐爐體冷卻壁破損及爐缸側(cè)壁局部溫度快速升高的原因分析

2.1 煤氣分布不合理、爐缸活躍度差

合理的空氣分配是高爐運(yùn)行的主要標(biāo)志，控制氣流也是實(shí)現(xiàn)高爐長壽命的關(guān)鍵技術(shù)。為了控制高爐邊緣氣體的流動和發(fā)展，有必要改變管理觀念，改變傳統(tǒng)落后觀念的輸出為核心，追求和發(fā)展高爐條件下高強(qiáng)度冶煉的平穩(wěn)運(yùn)行。必須以高爐穩(wěn)定為根本，采取綜合措施，合理控制爐腹煤氣量，加強(qiáng)爐料分布控制與高爐下部調(diào)劑，使高爐生產(chǎn)達(dá)到高效長壽、節(jié)能降耗的綜合目標(biāo)。

2.2 堿金屬及鋅含量過高

受環(huán)保影響，各種除塵灰外排受限，除塵灰在高爐爐料中配比較高，而除塵灰中堿金屬及鋅等有害元素含量較高，導(dǎo)致高爐入爐堿金屬負(fù)荷高，而堿金屬排出較差，堿金屬在爐內(nèi)循環(huán)富集，破壞了高爐內(nèi)襯和焦炭強(qiáng)度，結(jié)果兩個風(fēng)口嚴(yán)重翹曲，爐膛中心不易吹透，爐膛中央死焦增加，爐膛中心的透液性變差，邊緣循環(huán)增加。同時，為降低噸鐵成本，大量有害元素含量高的“經(jīng)濟(jì)料”被用于高爐生產(chǎn)，造成高爐入爐有害元素有進(jìn)一步升高的趨勢。

2.3 焦炭質(zhì)量下降，爐缸側(cè)壁鐵水環(huán)流加大

近年來，鐵前的成本壓力越來越大。隨著優(yōu)質(zhì)煉焦煤的比例持續(xù)下降，低成本煤（例如高硫煤）的比例持續(xù)上升，其結(jié)果就是焦炭的灰分硫份升高，冷、熱強(qiáng)度降低，高爐料柱透氣性差，壓差升高，一是造成邊緣氣流不穩(wěn)定，銅冷卻壁損壞，二是爐缸鐵水邊緣環(huán)流增強(qiáng)，加劇了爐缸側(cè)壁碳磚的侵蝕速度。

3 課題采取的主要措施

3.1 加強(qiáng)對煤氣流分布的合理控制，提高爐缸的活度

合理的煤氣分布是高爐順行的一個主要標(biāo)志，煤氣流的調(diào)控也是實(shí)現(xiàn)高爐長壽的關(guān)鍵技術(shù)。高爐要控制邊緣煤氣流過分發(fā)展，必須改變操作理念，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的以追求產(chǎn)量為核心，以發(fā)展邊緣氣流操作而獲得高強(qiáng)度冶煉條件下高爐順行的落后觀念，必須以高爐穩(wěn)定為根本，采取綜合措施，合理控制爐腹煤氣量，加強(qiáng)爐料分布控制與高爐下部調(diào)劑，使高爐生產(chǎn)達(dá)到高效長壽、節(jié)能降耗的綜合目標(biāo)。

3.2 上部裝料制度的調(diào)整

爐中爐料的分布對爐料質(zhì)量有很大影響。當(dāng)批次的重量小且分布不均勻時，邊緣和中心將沒有礦石。隨著批重的增加，礦石分布均勻，中心較重，邊緣較松散。另外，隨著軟熔區(qū)氣窗的增加，材料柱的界面效應(yīng)減小，有利于提高透氣性。但是，如果批料重量太大，則不僅會增加中心空氣阻力，還會增加邊緣空氣阻力并增加壓差。2014年之前，高爐正常礦體為90t～95t。隨著原料和燃料質(zhì)量的下降，中央氣流減少，總壓差增大，料柱滲透率下降，高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)下降。

3.3 下部送風(fēng)制度的調(diào)整

高爐可以通過的氣體量和高爐中的氣體量取決于爐料的滲透率。第一個高爐在優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)的同時，注重延伸管理，掌握原材料和燃料的質(zhì)量，特別是了解含鐵爐料的組成變化；量化篩選過程，如篩選時間，篩選速度等，以最大程度地減少進(jìn)入的粉末；通過混合優(yōu)化排放順序，并且針對各種成本，在排放過程中，不同的裝料在不同的位置具有不同的比例，從而滿足爐內(nèi)平臺穩(wěn)定性的要求，并在爐內(nèi)產(chǎn)生穩(wěn)定的氣體量爐腹和滲透阻力系數(shù)。為了確保生產(chǎn)的穩(wěn)定性，充分考慮了氣體體積和透氣阻力系數(shù)兩個參數(shù)。目前，高爐爐中的煤氣量為7450m3/min～7700m3/min，抗?jié)B透系數(shù)約為3.60，爐況穩(wěn)定。

3.4 制度化渣鉄處理過程

在高爐冶煉過程中，出渣出鐵工作是一個重要環(huán)節(jié)。保證出鐵口的深度，及時清除爐渣鐵是維護(hù)出鐵口和保護(hù)爐壁的重要措施。當(dāng)鐵口深度過淺時，爐膛內(nèi)1150℃的等溫線向外移動，熔渣鐵的移動會加劇爐膛磚襯的侵蝕，導(dǎo)致爐膛側(cè)壁溫度升高，影響爐膛壽命。

自2014年起，修訂了《爐前操作規(guī)范》。根據(jù)爐渣生鐵量，鐵口深度由3.3m～3.6m增加到3.5m～3.7m，鐵的間隔時間由10min縮短為5min，爐渣時間由30min改為20min，熔鐵流量基準(zhǔn)保持不變。嚴(yán)格按照爐前理論出鐵量進(jìn)行出鐵。當(dāng)爐渣鐵流量過慢或爐渣時間超過限時，應(yīng)及時重疊出鋼，以保證爐渣鐵及時排出，減少對爐膛平穩(wěn)運(yùn)行的影響。

3.5 襯壓漿修補(bǔ)

高爐壓漿造襯技術(shù)主要指的是利用在爐殼上預(yù)留的灌漿孔或者通過爐殼上新鉆出的灌漿孔，利用特殊的壓漿泵，在高高爐正常休風(fēng)，還有一定的壓力這兩個的條件下，主要由高爐外部壓通過管道把專業(yè)的耐火材料泥漿送到預(yù)定的維修部位，這樣做的主要目的是填充間隙和修補(bǔ)造襯的。壓漿修補(bǔ)可以用于高爐爐襯侵蝕破損部位的修補(bǔ)還有冷卻器與爐殼之間的填充，還包括風(fēng)口區(qū)、鐵口區(qū)的填充，對于處理爐殼或高溫管道過熱發(fā)紅壓漿填充更是效果明顯。

一高爐爐體煤氣泄漏大，冷卻壁的溫度很高，工作區(qū)域的氣體含量超出正常運(yùn)行的允許范圍，這在高爐生產(chǎn)中進(jìn)行了很大的安全隱患檢查和相關(guān)工作爐，以及長期漏氣引起的快速氧化爐的耐火材料，這對高爐的使用壽命非常不利。

一高爐每次定休時利用定休機(jī)會，組織了銅冷卻壁部位、爐缸和爐基灌漿。銅冷卻壁部位及爐基灌漿料為高鋁質(zhì)，爐缸采用無水炭質(zhì)泥漿。壓漿前爐身各層、爐基及風(fēng)口平臺煤氣泄漏嚴(yán)重，煤氣含量嚴(yán)重超標(biāo)，且爐基部位有明顯火苗較大，經(jīng)過多次壓漿造襯，四個鐵口區(qū)域及風(fēng)口平臺煤氣含量明顯降低，爐基煤氣火苗也基本消失。

4 實(shí)施效果

近年來1#高爐先后通過對爐腹煤氣量的有效控制、料制的重新優(yōu)化、風(fēng)口布局的調(diào)整、冷卻系統(tǒng)的管理、爐體壓漿的實(shí)施，高爐5～8段銅冷卻壁實(shí)現(xiàn)了零損壞，爐缸側(cè)壁溫度升高的狀況亦得到有效抑制，避免了爐缸燒穿等惡性事故的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)了安全、長壽、高效、穩(wěn)定生產(chǎn)。