摘  要  进入2017年柳钢四号高炉炉缸侧壁温度异常升高，通过调节高炉冶炼参数、炉体冷却强度、炉体灌浆和加钒钛球护炉等技术，在保证炉况稳定顺行，高产优质的前提下，炉缸侧壁温度得到了合理控制，为后期炉役的护理提供了宝贵经验。

关键词  高炉  护炉  控制

1  概况

柳钢四号高炉有效容积2000m³，于2008年1月开始投入生产。炉缸采用陶瓷杯炭砖结构，工业常压水冷模式。炉缸侧壁温度监控分五层，标高分别为7.40、8.40、9.40、10.4、11.4米，每层8至12个测温点。2017年1月初，炉缸第二层东铁口（标高10.4米）正下方（标高8.4米）T5，第三层西铁口（标高10.4米）下西北方向（标高9.4米）T12热电偶温度开始断断续续升高，最高上升到570℃，高炉安全生产受到严重威胁。

2  炉缸侧壁温度升高原因分析

（1）炉役后期炉缸炭砖侵蚀。四号高炉设计一代炉龄10年，到2017年10月已生产9年7个月，高炉到了炉役后期。陶瓷杯在经过长时间生产后，受有害元素腐蚀、铁水环流侵害、铁口深度长期偏浅等因素的破坏，发生了炭砖局部侵蚀，炉缸侧壁温度升高。

（2）碱金属侵蚀。为降低生产成本，柳钢高炉长期使用低成本高碱负荷矿，其中2013年和2014年入炉碱负荷最高月平均值达到4.5kg/t。严重超过高炉碱负荷3.5 kg/t的内控标准。碱金属进入高炉后富集循环，使炉缸耐火材料体积膨胀造成风口中套上翘，炉缸炭砖中炭素与碱金属反应，造成炭砖熔损，砖缝扩大，铁水渗透到砖缝，炉缸侧壁温度升高。

（3）焦炭质量差，柳钢受自身焦炭产能影响，自产焦炭经常不能满足日常生产，遇焦化设备检修、炼铁产能提高等情况，焦化通过减少结焦时间、干湿转换、采购低质外购焦等措施来提高焦炭供应量，焦炭质量随之下滑。低质焦炭容易造成炉缸堆积，炉缸中心死料柱肥大，铁水通道减小，更多渣铁流向边沿，单位时间通过炉缸边沿的铁水量增加，环流速度变快，加快了炉缸边缘炭砖的侵蚀，使炉缸侧壁温度升高。

（4）炉墙长期存在气隙。四号高炉风口区域炉壳长期漏煤气，护炉期间每次采取炉体灌浆后炉壳外冒煤气火均有所改善且炉缸侧壁温度随之下降，说明在炉墙内有气隙存在。很有可能是在砌筑炉缸时，填缝料质量不过关或施工疏忽。在高温作用下，炭砖和冷却壁受热膨胀位移，填缝料挤压收缩促使气隙形成。高温煤气和铁水渗透到炭砖气缝造成炉缸侧壁温度升高。

3  侧壁温度升高后的护炉措施。

3.1  优化高炉操作参数

（1）上部调节。保证高炉稳定顺行前提下，采取大批重，增大布料角度，增加中心布焦量，中心加焦等措施来发展中心气流，抑制边缘气流。中心焦炭角度维持在15-18°。中心加焦的优势主要是改善料柱的透气性透液性，利于打开中心气流，相对减少边缘气流。改善炉缸铁水环流情况。另外，在高炉使用钒钛球护炉期间，炉缸中心不活，足够的中心加焦能满足高炉中心气流发展的目的。

（2）下部调节。在不改变风口面积和长度的情况下，增加风量发展中心气流。更换上翘的风口中小套，均匀高炉炉缸圆周进风状况，避免局部气流偏析，减少边缘气流对炉缸侧壁的冲刷。

（3）适当降低顶压。顶压的高低影响到铁口深度的维护和炉缸铁水流速，过低顶压不利于铁口维护，铁口泥包松垮，不经冲刷，铁口深度没保证，容易造成炉缸侧壁温度升高。过高顶压炉缸铁水流速增加，对炉缸侧壁炭砖冲刷加剧，炉缸侧壁温度升高。寻找合适的顶压对控制炉缸侧壁温度至关重要。护炉期间四号高炉顶压控制由最高时的225kpa降低到210kpa。

3.2加强入炉原料管理

（1）降低入炉原燃料碱负荷.降低入炉原燃料碱负荷，必须从源头上控制高碱原燃料入炉量。球团矿含碱金属高，烧结矿碱金属含量相对球团偏少，但烧结用量大，固控制入炉碱量，关键是控制烧结矿碱含量。要求烧结配料时减少含高碱的高炉除尘灰、烧结机头除尘灰、炼钢灰的配比。

（2）确保焦炭质量。炉缸侧壁温度升高跟炉缸中心不活边缘过分发展有直接关系。焦炭质量的好坏关系到炉缸中心的活跃程度，为此提高焦炭质量是保障中心活跃，降低炉缸侧壁温度升高的关键。护炉期间对焦炭有严格的控制值，要求焦炭灰分小于13%，硫分小于0.8%，M10小于0.7%，M40大于86.5%，CSR大于62,遇焦炭检修出水焦，水焦用量小于30%。每批料焦丁用量小于1700kg。   

3.3  适时控制冶炼强度

炉缸侧壁稳定急剧升高期间，高炉临时降低冶炼强度，减少渣铁量，达到降低炉缸热负荷效果。渣铁量减少的同时，铁流对炉缸侧壁的冲刷减弱，利于抑制炉缸侧壁温度的升高。

3.4  炉体灌浆

2017年以来利用休风机会三次对炉体灌浆，灌浆部位主要分布在缸侧壁温度偏高区域。三次灌浆时间分别是2017年的1月11日，2月15日，8月2 9日。灌浆孔12个，均匀分布在炉缸位置标高8.4米，孔深150mm，每次灌浆后炉缸侧壁温度都有明显下降趋势。

3.5  加强炉缸活度管理

（1）炉温和铁水成分的控制。稳定合适的炉温是稳定炉况的基础，同时可以减少炉缸热负荷的波动。生产中物理热控制 1500℃-1520℃。铁水要求具有一定的黏度减少对炉缸侧壁炭砖冲刷，铁水成分 [Si]=0.55%-0.8%，[s]=0.010%-0.020%。

（2）炉渣碱度的控制。炉渣碱度一定程度满足造渣要求使渣铁顺利分离，同时保证铁水和炉渣具有一定的黏度，碱度R2=1.10-1.25.

3.6  加强炉前出铁管理

铁口是高炉排出渣铁唯一通道，稳定合适的铁口深度是高炉及时排尽渣铁的前提。过深的铁口深度加剧了铁流对炉缸炉底的冲刷，铁口过浅，铁口泥包对铁口区域炭砖形成不了保护层，炭砖直接受渣铁冲刷。保证合适的铁口非常重要，要求控制[3.0-3.2米]。减小铁口孔径，开铁口钻头由55mm改用45mm，延迟出铁时间，减小铁水流速，降低铁口区域环流铁水对炉缸侧壁的冲刷。针对铁水流量变小后采取零间隔出铁，及时排除炉缸渣铁。加强铁口泥套维护，杜绝带铁堵口和潮铁口出铁，保证正常的出铁秩序。

3.7  加入钒钛球团护炉

高炉护炉主要是对炉缸、炉底的一些护炉方法。以往因炉缸炉底烧穿事故较多，主要通过提高铁水硅来生产一段时间铸造铁和降低冶炼强度，在炉缸内形成石墨沉积，达到护炉目的。近年来，随着炉缸冷却和材质的提高，炉缸寿命大幅度提高。目前主要手段是在炉缸加入钒钛矿。其原理：钒钛矿中的TiO2在高炉内高温还原气氛条件下，生成TiC、TiN及其固溶体Ti(NC)。他们的熔点都很高，纯TiC为3150℃，TiN为2950℃。这些高熔点钛的氮化物和碳化物在炉缸、炉底生成、发育和集结，与铁水及铁水中析出的石墨等形成黏稠状物质，凝结在离冷却壁较近的呗侵蚀的炉缸、炉底的砖缝合内衬表面，从而对炉缸、炉底内衬起到保护作用。四号高炉2017年4月份开始配用钒钛球团矿护炉，一开始采取尝试的方法配用，护炉效果不明显，后来根据炉缸侧壁温度情况分段分量配用。

3.8  加强炉缸监控

完善炉缸侧壁温度的监控，针对部分损坏无法更换的热电偶，在该区域重新安装温度监控点。同时在温度偏高的危险区域安装监控视频，确保对整个炉缸无死角区监控。同时做好记录，交接班向上级做好炉缸温度数据汇报工作。同时制定炉缸烧穿应急方案，确保一旦发生炉缸烧穿事故，确保无一例人员安全事故，使设备损坏最小化。 

4  护炉效果

通过以上护炉措施，四号高炉在高产优质的前提下实现了炉缸侧壁温度最危险的两个温度点由最高的473℃、450℃降低到目前的291℃、314℃。

5  结语

（1）后期炉炉缸损坏的治理措施较多，从效果上看钒钛矿护炉最好，同时应该综合配用其他护炉措施，根据炉缸具体损坏情况选择护炉度，力争在护炉的同时实现高炉生成优质高效。

（2）钒钛矿护炉对炉缸影响较大，容易造成炉缸不活，应该采取适当放开中心、抑制边沿的操作方针。

（3）严格做好护炉监控工作，监控不留死角、不留盲区，确保高炉安全生产。

6  参考文献

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[2] 王筱留. 高炉生产知识问答。北京：冶金工业出版社，2005

[3] 周传典. 高炉炼铁生产技术手册.北京：冶金工业出版社，1999

[4] 任贵义. 炼铁学.北京：冶金工业出版社，1996

[5]张殿友.高炉冶炼操作技术.北京：冶金工业出版社，2007