摘  要 近年来很多高炉开炉投产后不久，炉缸侧壁及炉缸底部炭砖温度升高，造成炉缸烧穿事故。九羊集团富伦铁厂2^#高炉炉缸侧壁温度异常升高，通过配加钒钛球护炉及对冷却壁分段进行强化冷却方式，把高炉冷却壁水温差控制在合理范围之内，使炉缸侧壁温度升高部位趋于正常，达到高炉安全稳定运行状态。

关键词 钒钛球护炉  冷却壁分段强化冷却 水温差

九羊集团富伦铁厂2^#高炉于2012年3月27日大修后点火开炉，至2015年4月5日发现炉缸北部，西北第一段冷却壁与第二段冷却壁相邻部位，炉壳温度分别高达90℃--92℃，面临炉缸烧穿及停炉状况。随即采取了一系列护炉措施，使温度升高部位下降至正常温度范围。进入5月上旬后，随着炉况的稳定和高炉逐步强化冶炼以后，炉缸侧壁温度又出现偏高状态，又及时采取了停氧、控制冶炼强度等措施，堵温度较高部位上部12^#风口，提高冷却壁循环水流量，压力，连续几个月配加钒钛球护炉，使炉缸侧壁温度得到有效控制。

1 炉内操作制度的调整

1.1 送风制度的调整

为改善炉缸圆周工作不均匀，局部侧壁温度上升较大的现状，必须从初始煤气流分布进行调整，通过调整风口布局，以达到炉缸状态的相对活跃。4月5日，针对12^#风口下方温度升高，将12^#风口堵泥，相邻13^#风口，由直径105mm长度280mm，调整为直径105mm长度320mm；为防止气流偏行，12^#风口对面，5^#风口小套由直径105mm长度280mm，调整为直径105mm长度320mm。通过调整风口布局，在煤气流分布上起到压制12^#风口下方炉缸活跃程度，在各测温点稳定情况下，开12^#风口，并把12^#风口小套调整为90mm长度340mm，在整个护炉期间，随着炉况的变化及时调整风口布局，进一步完善煤气流分布。

护炉前与护炉后的风口小套调整配置情况对比（ 见表1）。

表1   护炉前与护炉后的风口小套调整配置，mm

1.2 控制冶炼强度操作

炉缸侧壁温度升高以后，富氧由3500m³/h减少至1000m³/h或停氧。通过降低冶强，减小炉缸铁水环流对侧壁砖衬侵蚀。做好高炉稳定顺行工作，保持炉内煤气流分布合理，开放中心气流，抑制边缘气流。出现炉缸温度异常升高时，应降低冶炼强度，有利于钒钛炉料的护炉效果。加入钒钛炉料生成的TiC、TiN、Ti（C，N）高熔点物质与渣铁混合在一起，随着渣铁流动到温度梯度低端，黏结在内衬内表面，但黏结强度与内衬湿润性、内衬完整性有关，同时也与铁水环流速度有关。内衬湿润性好、铁水环流速度慢，含钛凝结物与内衬黏附性强，护炉效果好。因此，采用含钛炉料护炉时，需要降低冶炼强度，减慢铁水环流速度，防止含钛凝结物被铁水环流带走。因此，降低顶压与送风风压；提高铁水硅含量，将原来[si]0.30%--0.45%调整到0.40%--0.55%，[s]0.020%--0.035%范围内；造渣制度调整，由碱性渣改玻璃渣，二元碱度由1.15降至1.10，改变炉渣黏度，增加渣、铁流动性，防止炉缸堆积；铁水物理温度控制在1480℃以上，严格控制下限（温度不低于1470℃）；装料制度的改变，边缘气流与中心气流由轻至重调整。料制由3*(3P2K)+2K3P----5*(3P2K)+2K3P----7*(3P2K)+2K3P。P代表矿石，K代表焦炭。

2  配用钒钛原料

2.1 配用钒钛原料量控制

4月5日--9月3日，不间断配用钛球，通过钒钛炉料中的TiO₂在炉内高温还原气氛条件下，部分生成高熔点TiC和TiN及其固溶体Ti（C，N），这些高熔点物质与铁水及铁水析出石墨C相互混合，沉积于炉缸受侵蚀部位的工作面火砖缝中，起到了保护炉缸的作用。钒钛矿中的TiO₂主要以（CaO.TiO₂）和（FeO.TiO₂）形式存在，其规律呈逐级还原，Ti中间氧化物稳定性差，在高炉内N₂、C充足的情况下，满足生成产生TiC和TiN和Ti（C，N）条件。在低温区域（1450K）TiN和TiC稳定区都比较大，Ti稳定区比较小。因此，在死铁层区域内，越是底部的TiN和TiC含量越高，而在高温区域（1800K），TiC和Ti稳定区域较大，TiN稳定区比较小。因此，从风口到软熔滴落区域，TiC和Ti含量会比较高。需要入炉多少TiO₂才能形成所需要TiN和TiC？为什么TiC、TiN、Ti（C，N）会与铁水及石墨C形成混合物黏结在侵蚀部位？铁水温度越高，所需要铁水Ti含量越高。在实验温度分别为1550℃和1573℃时，Ti最低分别是0.10%和0.13%，因此为了达到护炉效果，Ti应该在0.10%以上。实验同时表明，温度梯度对Ti（C、N）生成和沉积起决定性作用。即当高炉炉缸内某一部位受到侵蚀，侵蚀点内衬的内表面温度比其他部位要高，温度梯度大的地方Ti（C、N）沉积量越多，并逐渐累积，直至这一温度恢复正常。配用钛球期间，要求铁水中[Ti]控制在 0.15%--0.20%之间，根据铁水中[Ti]含量及时调整钛球用量。

2^#炉在实际操作中，铁水中含[Ti]量最高达到0.399%，炉缸各测温点温度有所下降，9月13日--9月17日，采用风口喂线局部护炉，即把含钛精矿粉制成包芯线，通过特殊装置，由喂线机从风口经煤枪送入炉内。在12^#风口喂钛线共计13t，此次喂线时间较长，钛线量较小，此次试验对炉缸侧壁温度的控制效果不明显。截止9月份共计用钛球、钛线1249.88t。

     2015年5月9月份钛球、钛线用量及铁水中含[Ti]统计见表2。

表2   2015年5月9月份钛球、钛线用量及铁水中含[Ti]

2.2 不同钒钛矿护炉方法效率

   （1）炉顶加入方式。炉顶加入钒钛矿护炉方式最大的优点是操作简单，不需要特殊设备，把钒钛矿当成一种炉料，与矿石一起入炉，对整个炉缸、炉底内衬都有保护作用。尤其是保护炉底侵蚀作用强，一般加入TiO₂量要求达到5～8kg/t，必要时可以加大到10～12kg/t，保持[Ti]在0.10%～0.15%之间。该方式存在不足是钒钛矿负荷大，使用效率低，影响渣铁流动性，部分TiO₂在炉身下部发生还原，生成物黏结炉墙，破坏操作炉型。

（2）风口喂线方式。风口喂线最大优点是针对性强，对内衬局部异常侵蚀效果好，钒钛矿粉用量少，对高炉风口以上区域不产生干扰，对渣铁流动性影响小，护炉见效快，能实现定点护炉。但风口喂线需要特殊设备，即喂线机，将钛精矿粉制成包芯线，经喷煤枪口送入高炉。

（3）风口喷吹钛精矿粉方式。与风口喂线方式一样，风口喷吹钛精矿粉具有针对性强、没有TiO₂负荷和Ti含量范围具体要求，因此用量少，护炉效果快，定点护炉。同样风口喷吹也需要喷吹设备，而且容易出现喷枪磨损风口等缺点。由于喷吹矿粉会降低风口的理论燃烧温度，一般不能实现连续喷吹，喷吹时间以当次出铁结束到下次开始出铁前为好，并需要根据异常点位置和铁水流动方式，选择合适风口。