秦宪亮  苏  波  吴年海

（湖南华菱集团湘潭钢铁公司）

摘  要  湘钢4号1800m3高炉第二代炉龄投产2年多，炉缸侧壁温度开始不断爬升，2015年8月份南、北铁场侧壁电偶内层（插入深度460mm）温度最高分别达到822℃和896℃，高炉生产存在着重大的安全隐患。对炉缸侧壁温度升高原因进行了总结。通过建立高炉长寿管理的长效机制，优化高炉操作，强化冷却制度，稳定高炉顺行等，2017年开始实现了在高冶炼强度下，取消钒钛矿护炉，炉缸侧壁温度受控的目标。

关键词  高炉  长寿  技术 

现代高炉的高效和长寿是相互支撑、协同作用的两个要素。大型化的现代高炉生产要求稳定顺行。延长高炉寿命就是延长高炉稳定顺运行的生命周期，其实质则是提高高炉生产效率。高炉一代炉役期间，其长寿延长一年就可以显著增加产量，产生可观的经济效益。高炉一代炉龄期间的铁产量是衡量高炉生产效率的重要指标，单位容积产铁量则是衡量高炉寿命的综合指标。随着高炉利用系数的提高，及资源的短缺，近年来，高炉炉身下部、炉腰、炉腹及炉缸侧壁受侵蚀严重，特别是铁口区 “象脚侵蚀”，严重制约高炉长寿。经过对高炉护炉经验总结，通过精料、煤气分布的调节、加强炉体冷却、选择合理的操作制度及日常维护等，能够在降低经济成本前提下，起到很好的护炉效果。

1  湘钢4号高炉基本情况

湘钢4号高炉有效容积1800m3，采用皮带上料、无料钟炉顶布料系统、上置式软水密闭循环冷却系统，设26个风口，2个铁口；高炉炉体采用全冷却壁冷却，共分15段，1-4段为炉底炉缸光面冷却壁，5段风口区为光面冷却壁，6-8段为铜冷却壁，9-14段为镶砖冷却壁，15段为倒扣镶砖冷却壁。炉缸炉底使用国产大块碳砖。一代炉龄于2004年2月开炉，2012年11月停炉大修，主要对炉缸炭砖及风口组合砖重新砌筑，更换了部分冷却壁；第二代龄于2013年2月1日送风点火。

2  高炉长寿管理

4号高炉投产不久，炉身和炉缸发生不同程度的侵蚀，2013年6月炉身9段冷却支管开始损坏，截止2020年8月共计损坏冷却支管65根，损坏趋势见图1。

经分析主要原因：一是边缘气流发展；二是在原燃料质量变差的情况下，采取高煤比操作；三是高炉设计的缺陷，炉腹角偏大。

2015年2月炉缸铁口区表标高7.895m侧壁温度开始不断上升，超过警戒值，接近事故值，碳砖侵蚀最严重地方残余厚度仅剩643mm，炉缸侧壁温度高点见表1。湘钢#高炉炉缸预警温度控制见表2。经过提高炉温、提高碱度、钒钛矿护炉、加强冷却、堵风口、休风凉炉等措施，取得了一定效果。但护炉的治理周期长，经济代价太大，高炉各项经济技术指标大幅度下滑。

随着侧壁稳定的升高，给高炉生产带来重大的安全隐患。虽然采取了加提高炉温、提高碱度、钒钛矿护炉、加强冷却、堵风口、休风凉炉等措施，取得一定的效果。但从一个钢铁行业的经营角度来看，经济效益大幅度下滑，在目前外部竞争激烈的体制下，严重影响钢铁行业的可持续发展。面对这种局面，湘钢炼铁厂对炉缸侧壁温度上升的原因进行了系统的分析，高炉煤气分布不合理，边缘气流发展，冷却壁破损，风口频繁损坏，原燃料质量波动，炉前作业恶化，炉况的波动等，对高炉炉缸侧壁温度的波动，起到很大的影响作用。控制炉缸侧壁温度上升要从对其造成影响的因素逐个改善，做到主动控制。目前4号高炉在精料管理、气流分布调节、炉前管理方面还有很大的改善空间。通过对总结以往护炉经验，2017年开始，4号高炉在不加钒钛矿，不控制冶炼强度的前提下，有效的控制了炉缸侧壁温度的上升。

3  建立高炉长寿管理的长效机制

4号高炉重点抓好高炉体维护，精料、炉前作业、高炉操作制度等的日常管理，计算好碳砖残余厚度，并采取相应的控制措施。

3.1  加强水质管理

软水在冷却水管内结垢将会导致冷却壁冷却效果变差，容易烧坏冷却壁。4号高炉通过安装软水加药装置，定期给软水加药，改善水质，冷却水质控制标准如表3。

软水经过加药，水质能够在控制标准范围之内，配合加大进水流量，降低进水温度，能够有效的提高炉冷却效果。

3.2  炉前作业

炉缸侧壁铁口区作业环境恶劣，长期经受高温渣铁冲刷，在高冶炼强度下，铁口周围碳砖容易受到侵蚀。日常铁口泥包的维护对控制铁口区的侧壁温度至关重要。

（1）维护好铁口泥套，杜绝冒泥。开口前铁口对中，防止铁口钻偏；出铁期间做好过程监，发现渣铁流洗泥套，及时处理，防止泥套损坏；泥套深度超过80mm需从新制作泥套。

（2）提高铁口深度。2015年7月开始铁口从2.4m逐渐上涨至2.6~2.8m，之后铁口状况逐步好转，16~20年铁口深度基本稳定在2.8~3.2m。铁口深度标准提高后，炉缸铁口区温度明显下降。

（3）改善炮泥质量。炮泥质量的好坏不仅影响炉前渣铁排放，而且影响铁口泥包抗冲刷能力，不易保护炉缸碳砖。

3.3  精料管理

精料是高炉顺行的基础，也是高炉长寿的基本条件。严格把控槽位管理，杜绝低槽位。督促槽下严格按标准清理筛片，减少原燃料入炉粉末。碱金属和Zn在炉缸上部和风口区富集，侵蚀炉缸铁口上部区域，控制其入炉量能够降低对碳砖的破坏，4号高炉碱金属和Zn含量如图3。从图3可以看出2014年Zn含量最高达到0.512kg/t，严重超过湘钢对Zn控制≤0.35 kg/t的标准，从碳砖高温点趋势图可以看出，碱金属和Zn含量高的时间段，属于炉缸侧壁温度上升期。

3.4  高炉操作制度

（1）稳定热制度和造渣制度，确保炉缸热量充沛。炉缸工作活跃，渣铁参透性好，铁水对炉缸侧壁的作用力减小，炉缸碳砖寿命可以延长。

（2）确保足够的风速动能，使中心能够被吹透，减小铁水环流。4号高炉风速控制在270-275m/s，动能在130kJ/s左右时，高炉运行状况良好。

（3）强化冷却制度。软水进水流量由4050m3/h增加至4700m3/h，冷却壁内水速由原来1.8m/s到2.5m/s，软水进水温度由41℃降至37℃，以提高炉缸冷却能力，在炭砖热面形成凝铁层保护陶瓷衬脱落后的炭砖。4号高炉在局部温度高的区域安装增压泵提高局部冷却强度，温度上升初期能够有效的控制侧壁温度。

（4）上部装料制度稳定边缘打开中心为主。4号高炉处于炉役后期，炉身9段冷却壁损坏严重，截止目前已损坏21块冷却壁，炉型不规则，边缘气流不均匀，炉况稳定性差；炉况的波动进一步加剧了炉缸碳砖的侵蚀，4号高炉日常调整以稳定边缘，做强中心为，维持高炉的长周期稳定，能够在高富氧大喷吹的前提下，有效的降低碳砖被侵蚀的风险。 

3.5  炉体灌浆

高炉炉体灌浆是一种炉体维护技术，灌浆能填充冷却壁与砖衬之间的缝隙，能够有效的解决煤气泄漏，炉皮开裂等问题。4号高炉利用计划休风经历9次造衬，制定了详细的灌浆标准见表4。

3.6  完善炉缸监测机制

目前4号高炉整个炉缸的热电偶无法恢复的有71个点（共192个点），其中内外都坏的有23根电偶，特别是8.798m的5根电偶是内外都无法恢复监控，现场安装贴片监测炉皮温度，接入电脑进行实时监控，炉缸监测机制见表5。

4  结语

（1）高炉炉缸部位，特别是铁口区，一直是影响高炉长寿的重要环节，因而对铁口区炉缸维护尤为重要。

（2）稳定边缘，做强中心，能够改善炉缸焦柱的透气透液性，从而减小铁水环流对炉缸碳砖的侵蚀。

（3）冷却壁漏水和频繁的风口破损对炉缸碳砖破坏很大。

（4）强化炉体冷却，能够使炉缸碳砖远离1150℃等温线，碳砖周围形成凝铁层。

（5）碱金属和Zn在炉缸上部和风口区富集，使风口二套上翘，严重影响煤气流分布，同时侵蚀炉缸铁口上部区域，控制其入炉量能够降低对碳砖的破坏。

5  参考文献  

[1] 张福明，程树森.现代高了长寿技术[M].北京：冶金工业出版社，2012:31-71.

[2] 周传典.高炉炼铁生产技术手册[M].北京.冶金工业出版社，2008.