摘要  新三洲特钢2#660m3高炉2016年6月炉缸温度急剧升高，被迫采取低冶强维持生产措施，并做好停炉大修准备。通过科学分析，采取冷却壁灌浆、抑制边缘环流等护炉技术措施，高炉恢复满负荷生产，技术经济指标大幅度提升。

关键词  炉缸温度  护炉  消除气隙 强化冶炼

1  炉缸运行状况概述  

新三洲特钢有限公司660m³高炉于2013年5月份建成投产，设计利用系数3.5t/m3.d，高径比Hu/D=2.78,高炉属于同等高炉当中矮胖型高炉。设计18个风口，单铁口设置，炉缸炉底采用高导热微孔碳砖+陶瓷杯结构，炉底五层碳砖设计（三层半石墨+二层微孔），炉缸侧壁十一层大块微孔环碳。（炉缸结构如图1）

运行3年后，从2016年6月份开始出现炉缸二段侧壁碳砖检测点温度上升，在炉缸标高6.01-6.96米位置东南侧最高时电偶测温点高达800℃，热流强度最高达到14831Kcal×104/S.m3（部分测量数据见表1），远远超高炉缸安全运行范围，炼铁厂从2016年7月份年开始陆续采用护炉措施维持高炉生产， 但高炉一直处于控制冶强操作，产量偏低消耗高，仅仅维持低水平顺行状态运行，严重影响高炉公司整体经济效益（护炉期间指标情况见表2）。

2  炉缸工作状态分析

本高炉炉缸部位采用微孔环碳砌筑，炉底采用三层半石墨质和两层微孔碳砖，炉缸内垫及炉底炭转之上采用复合棕刚玉质陶瓷杯结构，炉缸采用四层光面冷却壁冷却。炉缸炉底设计属于同等级别高炉规范设计，没有设计缺陷，通过深入的分析和计算，导致炉缸热状态出现“异常”的原因可能出现在施工质量和高炉冷却制度等环节。2.1  碳砖与冷却壁之间有“气隙”，存在热阻，碳砖热量不能及时传导

碳砖与冷却壁之间采用高导热碳素料填充，施工时由于工期紧，缺少有效的质量跟踪机制。加之又是冬季施工，低温粗缝糊加热温度不够，压缩比达不到要求的45%，在碳砖与冷却壁之间有一定的不实空隙。一方面阻碍了碳砖热量的传导，同时随着碳砖的受热膨胀，碳砖向炉壳方向回退，砖缝增加，肯能导致砖缝内钻入铁水，引起局部温度异常升高。

2.2  冷却水水质差，冷却壁结垢严重，冷却效果差

高炉随采用工业净水开路冷却，公司冷却水源为运河水，水质浑浊，硬度偏高，公司净水系统对（对）污水的处理能力有限，从高炉冷却水管出水都能明显看到结垢现象，推断冷却壁内部水管存在比较严重的结垢现象，冷却效果差，热量严重聚集在碳砖内部。

2.3  冷却壁与炉壳之间有窜煤气现象

冷却壁与炉壳之间采用压浆料冷态压浆施工，施工单位压浆经验不足，炉壳间存在明显的空腔。风口区域的高温煤气在空腔内流动，使冷却壁“腹背受热”，个别区域水温差升高。风口大套间有一半以上煤气火较大，特别是原预留渣口大套和中套之间的煤气火尤为严重，最长的火焰苗有700mm长度。

2.4  个别区域确实存在象脚状侵蚀

高炉运行三年，是陶瓷壁、陶瓷垫的侵蚀期限，随着陶瓷保温材料的侵蚀，就需要冷却系统迅速将热量带出，在碳砖的内表面形成凝结层，进一步缓解碳砖的侵蚀。但由于冷却方面的原因，不能很好的实现热传导，凝结层不稳定，在冷缸死铁层区域（标高5.9m）处出现象脚侵蚀，碳砖厚度变薄，热流强度出现超标。

从炉缸电偶检测数值分析，炉缸北侧和西侧温度偏高（图2为三月份某日截图），电偶测温位置分别进入碳砖100mm和200mm，假设温度为线性变化，北侧617-443=174℃，每1℃对应碳砖厚度0.575mm，残碳厚度应为：  （1150-617）*0.575+100=406mm，同理推算炉缸西侧残碳厚度为459mm。

综合以上分析和推断，笔者认为，本高炉虽然存在异常侵蚀，但总体炉缸状态可以通过合理的护炉措施进行有效控制，以缓解长期低产高耗的损失。

3  采取了合理有效的操作措施，高炉炉缸状态转危为安

17年初，随着公司炼钢产能的提上和铁水利润的增加，炼铁产量偏低成为限制公司效益的瓶颈。在现有条件下，既能使高炉稳定安全运行，又能提升产量改善指标，是高炉操作者亟待解决的技术攻关难点问题。

3.1  对高炉关键部位进行压浆处理

压浆处理是解决因窜煤气而引起的水温差高现象最有效的办法。高炉利用休风机会，对炉缸部位进行了三次压浆，共压入浆料约12吨左右。冷面压浆采取常规方法，在炉壳和冷却壁之间压入微膨胀压无水压浆料，有效填充冷却壁和炉壳之间的空隙，阻断煤气通路。热面压浆需要在冷却壁缝隙开孔，高导热碳素压浆料穿过冷却壁缝隙，控制压入压力在0.25mpa。通过高导热碳素料压浆处理，一方面填充了炉缸各部为存在的气隙，消除了影响导热的“热阻”，使炉缸热量有效导出，炉缸内侧形成渣铁凝结保护，同时阻断了风口煤气下窜对碳砖的“腹背”加热。

3.2  由于冷却水质差形成的冷却壁内部结垢，则通过增加冷却水量来提高冷却强度。常压水压力从之前的0.4 mpa升到0.5mpa，高压水压力从1.0mpa提升到1.2mpa，冷却强度明显增加。利用高炉休风机会，对冷却系统利用15%的稀盐酸进行酸洗处理，排除大量水垢，加速热交换，使侵蚀等温线向内推移，缓解侵蚀。

图3                                                                             图4

3.3  持续使用含钛料护炉，并保持钛负荷在10-12kg/t的合理范围，铁水含钛水平0.16-0.2%，期间密切关注渣铁流动性，在含钛料起到护炉效果的同时，防止对高炉生产也不造成影响（护炉期间某日铁水成份见图4）。                                                        

3.4  调整上下部操作制度以吹透中心，稳定边缘为核心

铁水的环流是炉缸侵蚀的元凶，有效的遏制环流的侵蚀，是延长高炉长寿最积极操作方针。利用休风机会将原采用的斜风口全部更换为直风口，鼓风尽量吹透炉缸中心，减小风口以下边沿区域炉缸壁的热压力。通过高炉的精心操作和合理的操作制度，始终保持合理的气流分布和炉缸中心活跃、边缘抑制，炉况长期稳定顺行。

通过以上措施，炉缸热状态一直处于受控范围（8月份截图）

4  热状态稳定后指标的改善    

四月份以后，高炉炉缸热状态基本平稳，没有继续恶化的趋势，产量水平逐步提升。四月份以后日产水平提升200吨左右，9月份以后根据市场情况，高炉尝试配加废钢冶炼，通过合理有效的设备改造和科学的操作制度调整，在保持高炉长期稳定顺行的基础上，废钢的加入量提高每吨铁100公斤，高炉产量突飞猛进。四季度生产连创新高，十二月份创月产94651吨的历史最好记录，日利用系数最高达到4.8 t/m3.d。

5  结语与思考

660m3高炉运行三年后出现的测温点温度异常升高，呈现出炉缸异常侵蚀的迹象，是近年来同等高炉大中修后的一个普遍现象。笔者有幸接触和处理过多座类似现象的高炉，通过细致的分析，采取合理的护炉措施和操作制度的调整，高炉均达到正常冶炼水平，情况比较乐观的还能达到提升产量，改善指标的目的。期间有几点心得和体会值得思考和分享。

(1)1000m3高炉设计的炉缸结构基本是合理的，能够满足高炉长寿的基本要求，开炉短期出现的异常现象要科学的分析和对待，通过合理的措施和调整，高炉能维持正常生产要求，如果盲目判断、下结论停产大修，势必造成不必要的损失和资金浪费。

（2）近年来同等级别高炉在大修改造当中，吸取上代高炉的侵蚀教训，普遍对碳砖的质量比较重视，在大修施工当中忽略了碳砖与冷却壁之间碳捣料的质量和施工要求。随着冶炼进程的推进，就会出现碳砖向炉壳方向回退，砖缝增大，产生渗铁现象，导致温度和热流强度升高。有的则出现“气阻”，影响正常的冷却效果。碳捣料施工在高炉大修时必须高度重视，如果采用冷捣料，压缩比达到50%以上，采用热捣料，加热一定使碳素料软化，压缩比达到45%以上。

（3）原设计为半石墨碳砖的炉底结构，改造为大块微孔碳砖的高炉。在高炉运行三年左右，随着陶瓷杯的侵蚀殆尽，炉底、炉缸温度会有突变式升高，在侵蚀情况的判断上不能套用上一代高炉的经验数据，因为微孔碳砖的导热系数要高于半石墨碳砖，要通过导热原理进行计算准确推断残余厚度。

（4）炉缸测温电偶的两点布置，对炉缸的监控比较直接有效，根据同直线上两个测温的插入深度和温度差值，忽略炉缸梯度变化，近似认为变化为线性的，在现场可以简单推算出碳砖的残余厚度，在现场生产中比较实用，电偶直径比较细，在不破坏碳砖的情况下方便安装，可适当增加电偶的敷设点，以便对炉缸热状态全面监控。

6  参考文献

［1］周传典.高炉炼铁生产技术手册

［2］汤清华.炉底炉缸烧穿事故.冶金工业出版社，2012

［3］张寿荣.高炉失常与事故处理.冶金工业出版社