摘 要 本钢四座高炉炉底炉缸采用“国产陶瓷杯+UCAR小块炭砖水冷炉底”复合结构，同时配以适宜的冷却制度，在正常生产中采取合理的装料制度、控制合适的边缘气流发展程度、做好精料工作、加强铁口的维护和管理等措施，保证了高炉长期稳定顺行和高炉安全稳定生产。实践证明，采用良好的碳砖、综合炉底技术及合理的操作制度，是高炉长寿的前提和保证。

关键词 高炉 炉缸 长寿 冷却制度

本钢炼铁厂目前四座大型高炉，分别于2001年10月31日、2004年9月16日、2005年9月15日、2008年10月10日开炉。该四座高炉自开炉至今生产运行状态良好，各项经济技术指标与国内同类型高炉相比均在中上游之列。

近年来国内频繁出现高炉炉缸烧穿恶性事故的发生，给企业造成了严重的经济损失和安全隐患；加强高炉炉体维护，保证高炉长寿已成为钢铁企业迫在眉睫的关键任务。本钢炼铁厂从高炉的初始设计到高炉的实际生产运行进行严格的控制和管理，保证高炉稳定顺行和长寿。

1 本钢高炉长寿的主要原因

1.1 采用优质的炭砖和良好的冷却结构形式

本钢炼铁厂四座高炉炉底炉缸采用“国产陶瓷杯+UCAR小块炭砖水冷炉底”复合结构。以本钢七号高炉为例进行详细说明。在炉底封板上浇捣高导热系数的炭素捣料后找平，其上满铺2层为国产石墨炭砖及3层为国产半石墨炭砖；炉底采用44根水管强制水冷。炉缸下部环砌43层美国UCAR热压小块炭砖，上部采用17层国产SiN₄—SiC砖和2层刚玉砖。陶瓷杯杯底采用2层刚玉莫来石砖，杯壁由1层刚玉组合砖构成，在杯底炭砖与刚玉莫来石砖间填充RP-4捣打料，环砌炭砖和陶瓷杯上表面采用粘土砖。

（2）铁口通道采用陶瓷杯同材质UCAR炭砖和大块氮化硅-碳化硅组合砖。

（3）风口区域采用18层氮化硅-碳化硅组合砖砌筑。

（4）炉体薄炉衬结构。炉腹下部采用29层烧成铝炭砖，炉腹上部、炉腰及炉身下部不再砌砖，而是在铜冷却壁上直接喷一层不定型耐火材料作为开炉初期的保护层；整个炉体为薄壁炉衬结构。

（5）炉身上部区域的冷却壁镶砖采用氮化硅-碳化硅组合砖，耐火砖内衬直接与冷却壁砌成整体，砖衬与冷却壁采用燕尾槽连接。

1.2 适宜的冷却制度

高炉本体采用下置式PW全软水联合闭路循环系统。全系统总循环水量Q=6650m³/h，压力为0.8Mpa。整个系统分高炉本体系统和热风炉系统两大部分。在高炉本体区域采取分段冷却：第一段为炉底水冷，由44根无逢钢管组成，冷却水流量为145m³/min，水温差为1.0～1.5℃；第二段1-6段冷却壁冷却，冷却水流量为1550m³/min，水温差为1.5～2℃；第三段7-16段冷却壁冷却，冷却水流量为3250m³/min，水温差为5.5～6.0℃；第四段为风口二套冷却，冷却水流量为450m³/min，水温差为1.0℃。整个炉体水温差为3.0～3.5℃。

1.3 合理的操作制度

1.3.1 烘炉和开炉^[1]

烘炉对于炉壳温度的缓慢提升有益于胶泥固化。在开炉前必须烘干水封，并逐步达到生产条件给予充分的预热膨胀，耐火此案料还要随温度升高进行晶相转变，如果烘炉不好会造成耐材损坏，严重时会导致开炉后风口、冷却器等的损坏，造成开炉后不能正常出第一次铁或炉缸冻结，甚至动用炸药来出铁，这样对炉缸的寿命影响是相当大的。因此开炉第一步要搞好烘炉，严格按烘炉曲线将炉烘好。

表1 本钢高炉烘炉的升温进度

开炉达产应以稳为主，从点火开始的强化过程应循序渐进，逐步达到正常生产。本钢历来在开炉实施都要冶炼一段时间铸造铁（见图1），这是促进胶泥固化、保证高炉长寿的一个极有力措施。

1.3.2 长期的高炉稳定顺行

本钢高炉的高炉强化程度根据自身原燃料条件和设备状况量力而行。在实践生产中全面贯彻“优质、低耗、高产、长寿”的方针，不片面追求高冶炼强度和高利用系数。主要是搞好高炉煤气流分布，疏通中心气流，适当抑制边缘气流，维持高炉长期稳定顺行，这样才有利于高炉长寿。

（1）控制适宜的高炉冶炼强度

近年来，在追求高炉大型化与长寿化的同时，还不断追求高炉的高效化。由于高炉冶炼强度的不断提高，国内许多大型高炉出现了炉缸侵蚀过快的现象。首钢迁钢三座高炉均出现过因产能过高，高炉在利用系数达到2.5～2.6t/（m³.d）时炉缸区域局部温度曾上升到900℃（非铁口区，炉底第一层炭砖插入深度200mm），为了缓解炉缸工作状态，风口斜度由向下5°改为下3°或水平，并采用局部加长风口、加套、缩小风口径等措施。

实践表明，降低冶炼强度目前是最有效的延缓炉缸侵蚀的办法^[2]。本钢四座高炉根据原燃料等生产条件和设备能力状况，高炉日常利用系数维持在2.05～2.45 t/（m³.d），与首迁高炉相比高炉冶炼强度明显较低，炉缸侧壁温差稳定在1.5～2℃，因此高炉炉缸自开炉

至今炉缸还未发现严重侵蚀迹象。

（2） 控制边缘气流

本钢四座高炉均采用“以中心气流为主，边缘气流为辅”的气流分布模式，即在保证中心气流发展的同时，兼顾边缘气流的适当发展和稳定。

（a）采用加长风口

五号高炉生产条件相对其他高炉较差，高炉顺行程度欠佳，利用系数维持在2.00～2.11 t/（m³.d），六、七号高炉在现有的生产条件下，辅以以中心为主边缘为辅的气流分布模式，高炉强化程度较好。但自2008年以来，该两座高炉均出现炉腹部位温度高，先后进行空料线扩大性小修，对炉缸进行破损调查发现，炉缸内衬陶瓷杯整体保存完好，无局部严重侵蚀，而炉腹部位侵蚀相对严重。因此在实际生产中采用长风口，将风口长度由原来的580mm增加到610mm，让初始分布的煤气流远离炉腹处炉墙。

（b）缩小风口面积

四座高炉开炉初期均采用较大的风口面积，风口面积由开炉初期的0.3720㎡缩小到0.3528㎡。

（c）布料制度的调整

以七号高炉为例，开炉初期采用的装料制度，逐步过渡为现在的。目前的装料制度，中心加焦量在28%～30%左右，边缘矿焦同档边缘比重在7.0，煤气流分布中心较强，十字测温中心温度维持在400℃～500℃，边缘温度适当在70℃～110℃，边缘和中心相对分配合理，保证了炉况顺行，避免了因边缘过强热负荷大，导致冷却壁损坏。

（d）使用大矿批，减少界面效应，提高间接还原，提高煤气利用率。

七炉的矿批重由从2006年的60吨逐渐加到了82.5吨。而随着矿批的增大，燃料比和焦比都大幅度下降，高炉顺行状况也出现了更加稳定的态势。由于炉顶布料是采用多环数螺旋布料，在布料会对焦炭平台产生推移作用，如果焦炭平台厚度小，则产生的推移效果明显，焦炭在炉喉的分布不均匀，经过生产实践，采用合理的焦炭平台，将焦炭批重稳定在16.3吨，焦炭在炉喉平均厚度0.55m，在炉腰的厚度为0.23m，目前高炉的生产运行良好。

经过以上调整七炉的生产指标有了明显改善，见表3。

表2 2006年-2012年高炉各项经济技术指标

注：2012年七高炉有18天扩大性小修。

1.3.3 改进原燃料质量，做好“精料”工作

七炉开炉后焦炭以水熄焦为主，焦炭水分高、转鼓和耐磨指数低，在炉内骨架作用减弱，因反应性高，热强度低，高炉透气性、透液性差，高炉经常出现难行、悬料现象，从2008年开始干熄焦逐步投产后，焦炭的强度和其他各项指标显著提升，高炉顺行状态改善。

表3 水熄焦与干熄焦各项指标对比，%

同时我们又加强入炉原料的管理，实行精料方针。加强筛分，逐步将矿、焦筛分改成筛分效果更好的双层悬臂振动筛，确保精料入炉，减少入炉粉末率。严格控制给料器闸门开度，控制给料速度，延长筛分时间，减少入炉粉末，保持高炉顺行。加强对入炉原料的监控。值班工长应及时并详细掌握原料，尤其是焦炭的变化，以便炉况波动时能及时应对。焦炭质量的变化比较大的时候应及时调整各操作参数。同时应加强设备日常检查，并制定焦炭、烧结筛抠筛的有关规定，保证过筛效果。