摘  要：首秦2号高炉炉腹、炉腰、炉身下部安装了高效、长寿的铜冷却壁，在生产实践中，通过装料制度的调整以及冷却制度的摸索，实现了铜冷却壁渣皮的稳定，充分发挥了铜冷却壁高效、长寿的作用，保证高炉的稳定顺行。

关键词：高炉；铜冷却壁；煤气流；渣皮稳定

1前言

首秦2号高炉有效容积1780m3，26个风口、2个铁口，炉底采用炭砖加陶瓷杯的综合水冷炉底，炉腹及以上区域采用砖壁合一的薄炉衬结构形式，耐火砖内衬采用冷镶方式与冷却壁砌成一体，炉腹、炉腰、炉身下部（6、7、8段）为铜冷却壁。从2006年5月31日开炉，到2014年4月中修时观察，炉腹、炉腰、炉身下部的铜冷却壁没有破损情况。

在一代炉役中，炉腹、炉腰、炉身下部的耐火材料是很容易被侵蚀的，这些部位绝大部分时间依靠冷却设备维持工作。而铜冷却壁因其高导热性能，且不用铸入水管，消除了气隙热阻，这样不仅降低了冷却壁本身的温度，而且有利于形成保护冷却壁的渣皮，只有渣皮稳定才能发挥铜冷却壁高效、长寿的作用[１]。要想使渣皮稳定，必须保证稳定的煤气流分布和合适的渣皮厚度。

2实现渣皮稳定的措施

2.1合理的装料制度保证稳定的煤气流分布，确保渣皮稳定。

首秦2号高炉2006年5月31日开炉，在炉役初期（2007年3月以前），利用焦炭质量稳定的优势，不失时机的加重焦炭负荷，扩大矿批，相应的把矿石角度逐渐增加到3-4个站位，不断改善煤气以取得更高的冶炼指标，在此阶段 2号高炉焦炭负荷达到6.0的水平。

由于2号高炉的装料制度是靠中心加焦疏导中心煤气的，在焦炭质量变差时，中心煤气流易堵塞，导致初始煤气流分布的边缘煤气流不稳定，出现边缘煤气流局部过盛气流，使渣皮脱落。

随着薄壁炉衬侵蚀变薄，为了减少冷却水对炉墙区域热量稳定的影响，应始终保持中心煤气通路，适当抑制边缘，但边缘不能压得过死，保证煤气流分布均匀，否则，在渣皮脱落、形成过程中易造成边缘管道，影响铜冷却壁的使用寿命。2011年焦炭质量恶化，中心和边缘煤气流分布不稳定，造成渣皮脱落，频繁塌料。从中心加焦的装料制度的特点出发，在10月份外购了中润干熄焦，从10月20日开始配用中润焦炭，并将其布在高炉的中心。其指标如下表1：

由表1可见中润焦炭灰分、硫分较高，粒度不大，冷强度还可以，非常好的就是干熄焦的水分低，经过槽下筛分，能够筛除绝大部分粉末，减少入炉粉末率。由于中润焦炭是布在高炉的中心，入炉粉末的减少可以使中心煤气流更加畅通，提高了煤气流分布的稳定性，从而减少渣皮的频繁脱落。

中润焦炭使用后2号高炉煤气分布和塌料情况如下图1和表2

图1和表2中可以看出中心煤气温度和边缘煤气温度都趋于稳定，塌料次数也明显减少，渣皮稳定性增强。

近年来，钢铁产能过剩，冶金行业不景气，为了降本增效，2号高炉不失时机的调整装料，从2011年10月开始配加中润焦炭的装料制度Ｏ336  334  322  314    Ｃ338  326  323   229  223  145，逐步调整为2014年4月中修前装料制度Ｏ348  346.5  325  323  315  Ｃ338  326  323   320  226  242。在焦炭平台基本保持不变的情况下，中心焦和矿堆角外移，这样不仅有利于改善煤气，提高冶炼指标，降低冶炼成本，而且减小了对中心焦疏导中心煤气的依赖性，减少了边缘煤气流对高炉冷却壁的冲刷侵蚀，从而保证炉腹、炉腰、炉身下部铜冷却壁的高效、长寿。

2.2合理的冷却制度保证合适的渣皮厚度，确保渣皮稳定。

铜冷却壁热面渣皮厚度没有直接手段测量，只能通过传热学模型间接推算渣皮厚度，铜冷却壁长期工作的热面应低于150℃，这要求冷却壁必须有10mm以上厚度的渣皮保护[２]。影响渣皮厚度的因素，一是铜冷却壁的设计参数，包括冷却通道形状及直径、冷却通道间距，冷却水管布置，镶砖导热系数等；二是软水供水温度、流量，温度越低，流量越大，渣皮厚度越厚；三是铜冷却壁对应部位煤气温度，煤气温度越低，渣皮厚度越厚[3]。首秦2号高炉从开炉至今冷却制度的调整经历了两个阶段。

2.2.1首秦2号高炉炉役初期

首秦2号高炉2006年5月31日开炉到2007年4月，4-15段软水流量一直稳定在3000-3200m3/h,软水流速为1.97-2.10m/s，基本上不做调整，当然在计划检修和长时间休风时要降流量，炉况恢复全风也随之恢复。2007年3-4月间原燃料条件恶化，造成炉况顺行差，4月份风量下降（1-3月平均风量3600 m3/min左右，4月份平均为3319 m3/min），边缘热负荷已显不足，这时，软水流量和流速都相对偏大,又因烧结矿和秘鲁球ZnO含量高，导致入炉Zn负荷高，在炉内循环富集，造成炉墙结厚。二高炉投产至今共发生五次较大的结瘤及处理:

1）06年7月14日，开炉后第1次粘结，距5月31日开炉44天。7月26日处理掉。

2）06年10月10日，距上次76天 。 10日12：48—14：11停风后自行脱离炉墙。

3）07年3月16日，距上次156天。 4月23日停风点火时，被震掉。 

4）07年5月29日，距上次36天。当日停风时自行脱落。

5）07年6月8日上次11天。停风时自行脱落。

首秦2号高炉冷却壁管内径与首钢2号高炉相比明显偏大，管间距明显偏小（见表3）。根据首秦2号高炉冷却壁水管间距小的特点，2007年6月以后，4-15段软水流量长期稳定在2200-2700 m3/h，只有在2008年4-5月因焦炭水分高，为提高顶温而适当发展边缘煤气，软水冷却流量提高到3000-3100m3/h。此次调整炉体冷却水流量的依据是冷却壁壁后温度、砖衬温度及软水温差的变化[4]，主要有以下几点：

1） 4-15段软水流速控制在1.5-1.7 m/s，极限值控制在1.4-1.9 m/s。

2）铜冷却壁温度控制在55-65℃,极限温度为50-70℃。

3）来水温度控制在42-46℃，上限不允许超过50℃。

4）4-15段软水温差正常控制在3-6℃，新喷涂造衬使用初期不大于3.5℃。

5）调整炉体冷却软水量采用分流管直接到回水总管的方式，不影响炉缸冷却。

6）加强日常炉体温度的监测，根据圆周方向温度差别变化采取相应措施，防止结厚发生。

通过冷却制度的调整（见表4）、停配ZnO含量高的秘鲁球以及改善原燃料的质量，2号高炉炉墙结厚现象得以消除。 

2.2.2首秦2号高炉护炉期。

2013年1月31日2号高炉例修后，二段正西3079点衬温呈显著上升趋势，到3月4日达到300℃，到3月28日达到400℃，4月1日最高达444℃。自此首秦2号高炉进入了护炉期，高炉积极采取堵风口、强化冷却、加Ti矿护炉、调整送风制度等系列措施，该点温度得到了有效控制，同时炉体冷却制度也做了相应调整见表5。

到2014年4月中修前，2号高炉4-15段冷却壁软水流量稳定在2400-3000m3/h。通过炉腹、炉腰、炉身下部区域的铜冷却壁壁后热电偶的监测，重点关注温度沿圆周方向的均匀性及稳定性，以及4-15段东西两个系列的软水水温差的差异，调整东西两个系列的软水流量，改变高炉炉体东西部的冷却强度，保证炉腹、炉腰、炉身下部铜冷却壁热面上形成合适的渣皮厚度，提高渣皮的稳定性，对铜冷却壁起到应有的保护作用。

3结语

经过多年的生产实践，首秦2号高炉不断摸索出适合自身特点的装料制度和炉体冷却制度，实现了煤气流的合理分布以及在炉腹、炉腰、炉身下部铜冷却壁热面上形成合适的渣皮厚度，提高了渣皮的稳定性，减少了煤气流对铜冷却壁的冲刷侵蚀，实现了2号高炉的稳定顺行如下表6：

随着首秦2号高炉逐渐进入炉役末期，炉腹、炉腰、炉身下部铜冷却壁的长寿也成了高炉长寿的重要环节。在日常的生产中，加强炉体测温点的监测，建立炉体冷却制度的管理台账，分析渣皮厚度的变化以及脱落情况，为高炉的调整提供依据，保证煤气流合理分布，从而提高铜冷却壁热面渣皮的稳定性，充分发挥铜冷却壁高效、长寿的作用，保证高炉的稳定顺行。

参考文献：

[1]  项钟庸,王筱留,等,高炉设计－炼铁工艺设计理论与实践[M].北京:项钟庸,2007.385-393.

[2]  钱　亮,程树森,等,铜冷却壁炉墙内型管理传热学反问题模型[J].炼铁,2006（4）:18-22.

[3]  马洪斌,张贺顺,首钢2号高炉铜冷却壁使用的体会[J].炼铁,2008（5）:9-12. 

[4]  丁汝才,李志毅,王效东,郭寂,首秦高炉薄壁炉衬应用实践[J].炼铁,2010（5）:30-33.