摘  要：针对首钢通钢3号高炉炉缸侧壁温度频繁升高，冷却壁热流强度高，存在安全隐患，从高炉操作，钛矿护炉，炉缸监测炉壳测温以及堵风口降低冶炼强度等方面采取措施，通过对炉况的分析和对各种护炉措施的总结，形成一套行之有效的护炉经验，确保高炉安全生产。

关键词：高炉；炉缸侧壁；钛矿护炉  

Shougang steel no. 3 blast furnace lining protection practice

Shao-jun fu Yu Haixin liu chang

(shougang tonghua iron mill, jilin, tonghua, 134003).

Pick to: in shougang tonghua no. 3 blast furnace hearth sidewall frequent temperature increases, the cooling wall heat flux intensity is high, there is potential safety hazard, from the blast furnace operation, the titanium ore furnace, furnace cylinder monitoring the temperature of the bof shell and plugging tuyere take measures reducing smelting strength, through the analysis of the furnace condition and a summary of all kinds of lining protection measures, to form an effective protect furnace experience, ensuring the safety of blast furnace production.

Key words: blast furnace;Hearth sidewall;Titanium ore furnace protection

1  概述

通钢3号高炉于2014年7月12日开炉投产，高炉有效容积2680m³,投产5天就快速达产。3号高炉炉底、炉缸结构：采用石墨炭块-陶瓷砌体复合炉衬结合水冷薄炉底、炉缸。炉底耐材全高2800mm，炉底下部采用四层卧砌，从下至上依次为石墨炭砖（400mm） 、高导热石墨砖（400mm） 、微孔炭砖（600mm） 、超微孔炭砖（600mm），炭砖之上卧砌两层陶瓷杯垫（材质为刚玉莫来石，每层高400mm）。炉缸内侧及刚玉莫来石砖之上砌高铝保护砖；炉缸铁口以下外侧环砌超微孔炭砖，铁口以上外侧环砌微孔炭砖；在铁口区采用加长的炭砖，加长炭砖旋长达2500-4000mm，铁口通道采用大块超微孔炭砖立砌；铁口框内部及风口区采用塑性相复合刚玉组合砖砌筑。

2 高炉冷却系统及炉底和炉缸监测情况介绍

2.1高炉冷却系统

高炉采用全冷却壁冷却元件。为确保高炉长寿，冷却设备采用如下技术措施：①在炉腹（第5段）、炉腰（第6段）和炉身下部（第7段）采用铜冷却壁。②适当增加冷却壁水冷管直径和每段冷却壁块数，提高水冷管比表面积（炉腰为0.96）。③双层水冷管冷却壁安装部位延伸至炉身中部。

从炉底到炉喉钢砖下沿共15段冷却壁。按照炉内纵向各区域不同的工作条件和热负荷大小，采用不同结构形式和不同材质的冷却壁，第1~3段为低铬铸铁，第5、6、7段为铜冷却壁，其余各段均为球墨铸铁。各段冷却壁结构形式如下：

炉底、炉缸第1~3段为光面冷却壁，厚度170mm。

第4段风口带为光面冷却壁，厚度405mm。

炉腹第5段为铜冷却壁，壁体厚度115mm。每块冷却壁有4条冷却水通道。

炉腰第6段为铜冷却壁，壁体厚度115mm。其结构形式与第5段铜冷却壁相同。

炉身共设9段冷却壁。其中第7段为铜冷却壁，其结构形式与第5段铜冷却壁相同。第8~10段为双层水冷管镶砖冷却壁，壁体厚度345mm。第11~15段为单层水冷管镶砖冷却壁，壁体厚235mm 。

每块铸铁冷却壁的水冷管采取4进4出竖直排列，铁口侧冷却壁水管采取7进7出的排列方式，风口带的冷却壁水管采取5进5出或6进6出的排列方式。冷却壁直冷管管径Ф75×6，双层水冷管冷却壁的蛇形管管径Ф65×6。

2.2炉底和炉缸监测

2.2.1炉底和炉缸热电偶分布情况

炉底分为五层：炉底一层分六个方向插入7个点深度6810mm一点，2310mm六点；炉底二层、三层一样分9个方向插入28个点深度6810mm一点，4500mm九点，2100mm九点，200mm九点；炉底四层、五层一样分9个方向插入19个点深度6810mm一点，300mm九点，150mm九点。

炉缸分为五层：一至五层一样分9个方向插入18个点深度300mm九点，150mm九点。

2.2.2炉缸监测系统

为了更好的监测炉缸的状态，3号高炉开炉时同步上了炉缸热流强度监测系统。

3 历次炉缸侧壁温度突变情况

3.1第一次炉缸侧壁温度突变（2016年6月-2016年8月）

2016年6月份的中下旬炉缸一层，标高7.795m的1107-13的热电偶（插入深度300mm）温度出现升高的趋势，2016年7月份开始上升的幅度显著加剧，2016年8月7日温度最高达到604℃，同时炉缸热流强度监测系统对应的冷却壁的热流强度也明显升高。针对此种情况可以判断此处碳砖已经受到侵蚀。

3.2第二次炉缸侧壁温度突变（2017年2月-2017年5月）

2017年的2月份炉缸一层，标高7.795m的1107-13的热电偶（插入深度300mm）温度在第一次突变护炉后，再次出现升高的趋势，进入3月份3#高炉缸侧壁局部区域温度逐步升高，炉缸一层侧壁内环最高点（1107-13）温度到目前为止上升到达到566℃，此点位于17#风口下方，第二段第20块冷却壁位置，（1107-13是炉缸内环电偶插入炭砖300mm深，外环电偶插入150mm深），外环同一电偶点（1107-14）达到372℃。此点位温度历史最高点是2016年8月7日温度604℃，高炉通过采取多种手段及措施后，有效控制了温度上升趋势，使温度逐渐下降，到2016年12月末下降到最低点145℃。而进入到2017年1月份此温度点又开始回升，到1月末上升到253℃，2月温度在300℃-490℃-355℃范围内，2017年3月份温度在400-480℃范围内，2017年5月4日零点班上升至584℃。

4  护炉措施

4.1 炉缸压浆

第一次炉缸侧壁温度上升初期，根据开炉前炉壳带压灌浆效果不理想，经过讨论和分析怀疑铁口与局部风口之间存在窜气的现象，所以经过综合分析决定采用炉缸压浆控制炉缸侧壁温度。于是2016年5月4日利用定修时，对炉缸压浆，共灌入6吨炭质灌浆料；2016年7月20日定修时，再次对炉缸压浆，新开了10个灌浆孔，同时对5月4日所开灌浆孔全部重新灌浆，此次压浆效果不好，只灌入2.4吨料。通过这两次压浆，炉缸侧壁温度没有下降，并且缓慢的继续上升，通过压浆处理我们可以排除铁口与局部风口窜气的结论。

经过第一次的护炉经验，第二次炉缸侧壁温度突变已经排除铁口与局部风口窜气的可能。

4.2 风口调整

第二次炉缸侧壁温度突变后缩小温度高区域送风风口内径尺寸，2017年1月5日检修调整风口布局，18#风口缩小为￠115mm、20#风口缩小为￠110mm（直风口）.活跃炉缸中心气流，减弱渣铁环流冲刷侵蚀。

4.3 降低冶炼强度

第一次炉缸侧壁温度突变，通过降低冶炼强度，定风压操作，日产铁量控制在5000吨以下。但是效果不是很明显，8月7日下午15:30分侧壁温度突破到604℃，高炉被迫临时休风堵对应此处上方的四个风口，复风后进一步降低冶炼强度，日产铁量控制在4000吨以内。随着高炉冶炼强度的降低，炉缸侧壁温度逐步降低。通过降低冶炼强度，炉缸内的铁水环流速度有所减缓，有利于渣铁凝结层的缓慢形成，对炉缸侧壁的碳砖起到保护作用，进而使得炉缸侧壁温度逐步下降。

第二次炉缸侧壁温度突变后，根据第一次护炉经验，降低冶炼强度，控制日产铁量在5000吨的水平，但是炉缸侧壁温度一直居高不下，高炉2017年5月4日再次休风堵三个风口，复风后日产铁量控制在4500吨左右的水平。随着高炉冶炼强度的控制，炉缸侧壁温度得到了快速的降低。

4.4 钛矿护炉

含钛料护炉的基本原理是含钛料进入炉缸后，TiO₂通过直接还原成为元素钛，然后再生成TiC（熔化温度3150℃）和TiN（熔化温度2950℃）及固溶体Ti（C，N），它们再与铁水和从铁水中析出的石墨结合在一起，进入被侵蚀的砖缝，或在有冷却的炉底表面凝结成保护层，对炉缸炉底起到保护作用。^【2】

第一次炉缸侧壁温度突变后，高炉一直坚持钛矿护炉，从2016年7月份开始始终加入钛矿每批在1t-3t范围内，根据侧壁温度调整入炉钛矿量使铁中的［钛］含量控制在0.10-0.15%。目前钛矿入炉量加到3.5 t，铁中的［钛］含量控制在0.15-0.20%。同时提高生铁含硅量，生铁含硅由0.40%提高到0.55%水平，铁水温度控制在1500℃左右，增加炉缸石墨碳沉积，减缓炉缸炭砖侵蚀。铁水含硅量的提高也有利于钛的还原。

4.5 增强炉缸冷却强度

第一次炉缸侧壁温度突变后，我们已经将高温区域冷却壁由软水改高压工业水强化冷却。将炉缸二段第20块（5进5出，水管编号为092#-096#）、第21块（4进4出，水管编号为097#-100#）冷却壁改为工业水提高冷却强度，其中096#、097#、100#为二段单独改工业水，其余6根管因铁口区及电缆槽排布改为一二段单独供工业水，共计9根水管。通过加大高温区的冷却强度，也使得此处的炉缸内部容易形成稳定的渣皮，对碳砖起到一定的保护作用，防止碳砖的进一步侵蚀。

第一次护炉成功后我们为了降低消耗，降低了后改的9根工业水管的水压和流量，确保高炉正常生产即可。但是第二次炉缸侧壁温度突变后，我们为了快速降低炉缸侧壁温度，我们在管道安全的前提下以及设备的能力的保证的条件下，把水压和水量调整到最大。

5  护炉效果总结

1）经过第一次炉缸侧壁温度突变的炉缸压浆效果不理想，我们可以判定侧壁温度升高不是炉缸窜气影响。

2）通过两次炉缸侧壁温度突变采取多种护炉措施中，我们可以看出降低冶炼强度是最行之有效的护炉措施。

3）通过护炉的多种措施的实施，高炉侧壁温度得到了很好的控制，实现了在线的炉缸维护，避免了炉缸烧穿的风险。同时通过摸索实践，对护炉取得了一定的认识，形成了一套切实有效的护炉措施。

参考文献：

[1] 王波，华建明，宝钢1号高炉炉缸侵蚀分析及对策；炼铁，2016年6月。

[2] 王筱留，高炉生产知识问答（第2版），2008年6月。