摘要 首钢京唐公司1#高炉投产五年以来，炉缸出现了局部温度异常升高的现象，需要长期加钛护炉。面对日益严峻的钢铁形势，降低铁水成本成为当前首要任务。为此，首钢京唐炼铁技术人员通过开发自产钛球，提高钛收得率，加强炉体冷却等技术手段，在保证护炉效果的同时，降低了护炉成本。

关键词  高炉 加钛护炉 钛球

1 前言

首钢京唐钢铁公司1#高炉容积5500m3，于2009年5月投产，高炉设计寿命为25年。但2013年以来，高炉发生了炉缸局部温度升高的情况，对安全生产和高炉长寿造成了严重的威胁。为确保炉缸安全，高炉开始采取加钛护炉措施，护炉料包括承德钛球、承德钛矿和进口钛矿等。去年以来面对日益严峻的成本压力，高炉技术人员开发了自产钛球，同时采取了其它技术措施，在保证护炉效果的同时，降低了护炉成本。

2 炉缸高温点情况

1#高炉于2013年5月份炉缸开始出现高温点，位置标高10.2m，位于1#铁口下方3m左右（热电偶编号TE31309），处于炉缸底部的“象脚状”侵蚀部位，如图1所示。该高温点在2013年到2014年多次反复升高，最高升高到380℃，具体数据如图2所示。

3 护炉机理研究

将含有TiO2炉料加入高炉后,在软熔带中形成含TiO2的初渣,并且按照从高价到低价的规律进行还原,即TiO2→Ti3O5→Ti2O3→TiO→Ti→TiC(或TiN),根据热力学条件,温度越高形成的TiC(或TiN)越多。从高炉解剖分析已知,炉内TiC(或TiN)的形成与分布见图3。由图3可知,TiC、TiN沿高炉高度变化,炉身下部软熔物中有少量的TiC、TiN生成,随着炉料的下降,其含量不断增加,到风口区达到最高值。当炉渣通过风口区到达炉缸时,TiC、TiN大量氧化,其含量又迅速降低[1]。

在一定的温度下,钛在铁水中的溶解度有限,如图4所示。当钛的浓度低于铁水中的钛的饱和溶解度时,大部分的TiC、TiN将溶于铁水。但是当含钛铁水在炉缸下部周边冷却壁附近的低温区时,铁水中的含钛量高于钛的饱和溶解度, TiC(或TiN)将以固态的结晶而析出并沉积于炉缸壁上。维持合适的沉积厚度,就能起到护炉效果,沉积越多,护炉效果越好。

根据理论及实际生产中的经验，要保证护炉效果需要两个条件：一是要有足够的钛加入量，特别是炉缸局部温度比较高的情况下，京唐高炉入炉钛负荷高时接近 8kg/t；二是要有足够的冷却强度。通过加大冷却水流量、降低供水温度来强化冷却，这点国内高炉通常方法就是局部通高压工业水，将高温区域的炉衬表面温度降下来，以利于形成TiC(或TiN)的结晶物。

4 护炉所采取的措施

4.1开发自产钛球，降低护炉成本

近年来国内许多高炉都出现了炉缸温度异常升高的现象，被迫进行加钛护炉，导致护炉资源紧张，价格上涨。首钢京唐高炉容积大，护炉料耗量也大，为了减少对外部护炉料资源的过度依赖，同时避免劣质钛矿资源的使用，首钢京唐炼铁部于2014年开始自主开发生产含钛球团。经过努力攻关和工业试验，含钛球团生产成功，大幅降低了护炉成本。自产钛球成分如表1所示.

4.2转变护炉观念，降低入炉钛负荷，提高钛收得率

2014年上半年，高炉的护炉观念是提高入炉钛负荷，以期提高铁水中钛含量，但在耗用了大量的钛资源后，护炉效果并不明显。面对钢铁市场日趋严峻的形势，降低铁水成本的压力越来越大。2014年下半年，高炉技术人员转变护炉观念，以努力提高铁水温度为主线，进而提高钛收得率，同时减少钛资源用量。

从图5中可以看出，入炉钛负荷在逐月下降，但铁水中的钛含量基本稳定（见图6），达到了预期的护炉效果。

2015年上半年铁水中钛含量为0.066%，去年同期铁水中钛含量为0.070%，基本稳定在0.6-0.8%范围内，取得了稳定的护炉效果。

据统计，2014年上半年高炉出现高温点的次数为3次，2015年上半年未出现高温点，护炉取得了较好效果。

4.3优化基本制度，提高煤气稳定性，减少铁水环流

     2015年以来高炉通过积极优化基本制度，煤气稳定性大幅提高，铁水环流大幅减少，减弱了对炉缸侧壁的冲刷。

在装料制度方面，按照“大矿批、大矿角、稳边缘、开中心”的原则，积极拓宽矿平台，优化中心焦分布，稳定边缘煤气分布，减少对炉墙的冲刷。以1#高炉为例，2015年上半年通过两次关键布料制度的调整，煤气稳定性大幅提高，炉墙水温差明显下降（见表2）。

通过此次装料调整，炉墙水温差明显趋于稳定，说明边缘煤气分布趋于稳定。

另外通过加强操作，提温与打产并重，提高了炉缸的活跃度，减轻了对炉缸侧壁的冲刷，2015年1-6月份高炉未出现炉缸侧壁温度异常升高现象。炉芯温度逐步升高，炉缸侧壁温度降低，炉缸活跃度指数逐步升高，均证明了铁水环流的减弱（见图8）。

4.4 加强高温点区域炉体冷却

京唐高炉本体冷却壁全部采用软水冷却，水压力在0.98 MPa左右，进水温度在45-50℃之间，尤其在夏天随着气温的升高，进水温度会升高到50℃左右，冷却效果会变差，这对保证炉缸高温点区域的非常不利。为了解决这个问题，高炉技术人员通过改造水管，在高温点区域炉皮外侧，将原来软水管路改成工业水冷却。工业水进水温度在30℃左右，水压力高达1.47 MPa左右，冷却效果更强大。

目前1炉在炉缸高温点区域共改造17根水管，通过这些改造，实现了炉缸高温的区域的强化冷却，对提高护炉效果起到很大了作用。

5 结论

在钢铁形势日益严峻的条件下，首钢京唐公司通过开发自产钛球、调整装料制度、提高煤气稳定性、减少铁水环流、加强高炉区域炉体冷却强度等措施，在保证护炉效果的同时，降低了护炉成本，保证了高炉的安全稳定运行。

6  参考文献

[1]张玉才.高炉含钛物料护炉技术概况[J].梅山科技，2006（2）：56-58.