邯寶2號高爐爐缸側(cè)壁溫度上升的治理實(shí)踐

李學(xué)斌

（邯鋼邯寶公司煉鐵廠，河北邯鄲 056015）

生產(chǎn)實(shí)踐·應(yīng)用技術(shù)

邯寶2號高爐爐缸側(cè)壁溫度上升的治理實(shí)踐

李學(xué)斌

（邯鋼邯寶公司煉鐵廠，河北邯鄲 056015）

通過對邯寶煉鐵廠2號高爐爐缸側(cè)壁溫度上升治理過程的分析，認(rèn)為降低鐵水環(huán)流和促進(jìn)碳磚保護(hù)層的形成是治理爐缸側(cè)壁溫度上升的關(guān)鍵，高爐應(yīng)圍繞這兩點(diǎn)采取強(qiáng)化焦炭質(zhì)量、壓制邊緣氣流、優(yōu)化爐溫控制、強(qiáng)化出鐵管理、臨時(shí)堵風(fēng)口、強(qiáng)化冷卻等措施綜合治理。

爐缸側(cè)壁 鐵水環(huán)流 碳磚保護(hù)層

邯鋼邯寶公司煉鐵廠（全文簡稱邯寶煉鐵廠）2號高爐（3 200 m3）于2009年投產(chǎn)，采用碳磚-陶瓷杯綜合水冷爐底、聯(lián)合全軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)、銅冷卻壁薄壁爐襯等先進(jìn)設(shè)計(jì)，實(shí)行平臺加漏斗模式料制，推行低硅冶煉。高爐自投產(chǎn)以來生產(chǎn)良好，平均日產(chǎn)約7 800 t，燃料比為500 kg/t。

2015年年初，1號鐵口附近標(biāo)高為7.495 m處編號為TE1211A/TE1211B的熱電偶溫度不斷升高；2015年2月5日，深點(diǎn)溫度為863.9℃，淺點(diǎn)溫度為536.7℃。后采取一系列措施，經(jīng)過近一年的摸索治理，目前爐缸側(cè)壁TE1211A/TE1211B兩點(diǎn)溫度（以下簡稱爐缸側(cè)壁溫度）回歸正常（如圖1所示）。

圖1 爐缸側(cè)壁溫度推移圖

1 爐缸側(cè)壁溫度上行原因分析

1.1 爐缸串煤氣

2月5日，在TE1211A/TE1211B附近新開4個(gè)冷面壓漿孔，均壓不進(jìn)。利用1號—4號鐵口間風(fēng)口與鐵口區(qū)域的20個(gè)舊孔進(jìn)行清孔和壓漿，均壓不進(jìn)。從編號為TE1211A/TE1211B的熱電偶附近及上方將近30個(gè)壓漿孔的情況看，冷面基本無縫隙，基本可排除因爐缸串煤氣導(dǎo)致爐缸側(cè)壁溫度上升的可能。

1.2 爐缸內(nèi)襯的正常侵蝕

目前，2號高爐已生產(chǎn)近6年，由于高爐爐缸內(nèi)襯鐵水環(huán)流對碳磚的機(jī)械沖刷、鐵水滲透、有害元素對碳磚的侵蝕，造成碳磚保護(hù)層不穩(wěn)定或難以形成導(dǎo)致炭磚不斷減薄，引起爐缸側(cè)壁溫度逐漸升高。

2 治理過程

治理過程大概分以下三個(gè)階段：

第一階段，2014年12月—2015年2月，爐缸側(cè)壁溫度處于緩慢上升期。在這段時(shí)間高爐正常生產(chǎn)，認(rèn)為側(cè)壁溫度的上升是陶瓷杯被完全侵燭后的必然結(jié)果，沒有采取必要的措施，致使碳磚不斷侵蝕變薄，爐缸側(cè)壁溫度不斷上升。

第二階段，2015年2月—2015年9月，爐缸側(cè)壁溫度處于治理摸索期。在這段時(shí)間通過采取長期堵24號、25號風(fēng)口，采用壓邊疏導(dǎo)中心料制、控制冶煉強(qiáng)度、強(qiáng)化冷卻等措施，爐缸側(cè)壁溫度明顯下降。由于期間焦炭質(zhì)量波動(dòng)、外圍保障失衡、高爐操作過分強(qiáng)調(diào)產(chǎn)能、強(qiáng)攻指標(biāo)退守不及時(shí)、低硅冶煉下限失守、長期護(hù)爐措施不堅(jiān)決等原因?qū)е聽t缸側(cè)壁溫度出現(xiàn)多次反復(fù)。

第三階段，2015年10月至今。通過半年的艱苦摸索，終于制定了均衡產(chǎn)能、保持爐況穩(wěn)定、提高爐溫（硅含量）控制水平由0.3%提高到0.4%、鐵水熱量由1 500℃提高到1 510℃、調(diào)整風(fēng)口尺寸等措施，最終確立了長期護(hù)爐的思想，因此爐缸側(cè)壁溫度已回歸安全水平。

3 爐缸側(cè)壁溫度上升的治理措施

碳復(fù)合磚具備自護(hù)爐功能，能夠形成石墨-碳復(fù)合層、高鋁渣層、石墨碳層多相體系，建立爐缸黏滯層平衡體系。黏滯層體系的形成隔離了鐵水與碳復(fù)合磚的直接接觸，減緩并停止耐火材料的繼續(xù)侵蝕，對爐缸碳復(fù)合磚起到了持續(xù)有效的保護(hù)作用。黏滯層體系中最外層的石墨碳層與高爐鐵水存在著溶解—析出—吸附—溶解的動(dòng)態(tài)平衡。鐵水環(huán)流增強(qiáng)，磚襯熱面溫度升高，析出的石墨碳被大量溶解以致逐漸損失[1]。碳磚失去石墨碳層的保護(hù)，將逐漸受到侵蝕變薄。因此要達(dá)到護(hù)爐效果，減弱鐵水環(huán)流是關(guān)鍵，促進(jìn)碳磚保護(hù)層的形成是保障。

由于死料柱在爐缸內(nèi)的沉入和爐底凝鐵層的阻礙，鐵水沿爐缸徑向的流動(dòng)受阻，鐵水傾向于順著死料柱周圍并在靠近爐缸側(cè)壁位置流到出鐵口。減弱鐵水環(huán)流就要配合以均衡的鐵水產(chǎn)量，從增加死料柱透液性、降低凝鐵層厚度入手，增加鐵水爐缸徑向的流量，降低爐缸側(cè)壁的流量。

據(jù)以上分析，結(jié)合2號高爐的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，對爐缸側(cè)壁溫度升高的治理提出以下幾點(diǎn)意見，供參考。

3.1 強(qiáng)化焦炭質(zhì)量和保持合理的煤比

良好的焦炭質(zhì)量是保證爐缸活性的關(guān)鍵。死料柱的透液性和爐缸活性主要取決于爐芯焦的強(qiáng)度和粒度，因此高爐原料質(zhì)量的管理關(guān)鍵是對焦炭質(zhì)量的管理，即使高爐成本壓力大也不能犧牲焦炭質(zhì)量。

出于對經(jīng)濟(jì)效益的考慮，煉鐵廠常常以相對便宜的煤粉代替部分焦炭，因此日常操作中往往都在追求盡量高的噴吹量，而當(dāng)噴煤量過高或煤粉燃燒率較低時(shí)，未燃盡煤粉大量聚集在死料柱內(nèi)，將加劇死料柱孔隙度的下降和透液性的降低。此外，高煤比操作會加劇入爐焦炭的粉化，使死料柱內(nèi)＜2.5 mm粉焦的比率顯著增加，同時(shí)使回旋區(qū)縮短。當(dāng)高爐因焦炭質(zhì)量惡化出現(xiàn)爐缸不活躍癥狀時(shí)應(yīng)果斷增加焦比，降低噴煤量，盡早扭轉(zhuǎn)爐缸不活躍局面，以免引起爐缸側(cè)壁溫度的上升。邯寶煉鐵廠2號高爐2015年的主要技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

3.2 適當(dāng)壓制邊緣氣流和開放中心氣流

表1 2號高爐2015年主要技術(shù)指標(biāo)

3.3 尋求合理的爐溫控制

1）生鐵最終含碳量與鐵水溫度有關(guān)，鐵水溫度升高有利于鐵水滲碳的進(jìn)行。而隨著磚襯熱面溫度的降低，鐵水中溶解的碳便會以石墨碳的形式析出[2]。

2）Si能促進(jìn)石墨化，鐵水含硅量高將促進(jìn)石墨碳析出[2]。

3）隨著Si含量的升高，S含量相應(yīng)降低，鐵水黏稠度增加，鐵水對爐缸的沖刷減輕。

4）溫度較高的鐵水進(jìn)入爐缸，有利于增加爐缸的熱儲備，降低爐底凝鐵層厚度，利于減弱鐵水環(huán)流。

5）爐溫控制過高，鐵水過于黏稠，煤氣過度膨脹，導(dǎo)致高爐難行，不利于強(qiáng)化冶煉，同時(shí)增加冶煉成本。

鑒于以上五點(diǎn)，應(yīng)該綜合考慮高爐生產(chǎn)實(shí)際情況，以能促使?fàn)t缸側(cè)壁溫度下行為標(biāo)準(zhǔn)，摸索出適合本廠的爐溫控制標(biāo)準(zhǔn)。特別提示追求低硅冶煉的高爐，一定要守好爐溫的底線。如下頁圖2所示，9月底10月初的低硅低熱量控制應(yīng)該是10月初爐缸側(cè)壁溫度大幅上行的主要誘因，而從10月中旬起通過采取提硅保鐵水熱量措施，爐缸側(cè)壁溫度逐漸下行并趨于穩(wěn)定，證明在當(dāng)前操作制度下被侵蝕部位碳磚石墨碳保護(hù)層已經(jīng)形成，可保證高爐的安全生產(chǎn)。

3.4 加強(qiáng)出鐵管理

圖22015年2號高爐鐵水溫度與爐缸側(cè)壁溫度對應(yīng)關(guān)系

研究表明，隨著鐵水流量的增加,爐缸側(cè)壁及爐底剪切應(yīng)力值均逐漸增大。因此，適當(dāng)減小鐵口、延長出鐵時(shí)間，可以減輕鐵水對爐缸側(cè)壁的沖刷[3]。鐵流過小會導(dǎo)致高爐渣鐵出不凈，因此可行的措施就是控制出鐵流速，嚴(yán)防鐵流過大。因此邯寶煉鐵廠積極聯(lián)系炮泥廠家穩(wěn)定提高炮泥質(zhì)量，固定打泥量以穩(wěn)定鐵口深度維持在3 500 mm左右，把握好出鐵節(jié)奏，使用統(tǒng)一鉆頭，開鐵口力求鉆開開透，控制出鐵流速為5.4～7 t/min，嚴(yán)格控制上限，控制出鐵時(shí)間為100～120 min，減少因出鐵不均而引起的鐵水環(huán)流加劇。

3.5 保持合理的高爐產(chǎn)能

過高的高爐產(chǎn)能增加的鐵水產(chǎn)量會引起鐵水環(huán)流加劇，且鐵水產(chǎn)量的增加會給爐缸帶入更高的熱量，引起爐缸側(cè)壁溫度的升高。而過低的產(chǎn)能控制會降低死料柱的更新速度而降低爐缸的活性，從而使?fàn)t缸透液性降低，也會引起鐵水環(huán)流的加劇。因此高爐操作者要根據(jù)爐況表現(xiàn)和爐缸側(cè)壁溫度的變化尋求合理的高爐產(chǎn)能。如表1所示，在2015年1月至2月初，高爐日產(chǎn)基本保持在8 000 t/d左右，至2月5日爐缸側(cè)壁溫度上升到最高點(diǎn)才采取控產(chǎn)措施，耽誤了治理的最佳時(shí)機(jī)。當(dāng)前通過摸索調(diào)整，2號高爐日產(chǎn)按7 650 t/d控制。

3.6 臨時(shí)堵侵蝕部位上方風(fēng)口

在治理初期，主要采用堵風(fēng)口操作，通過堵風(fēng)口弱化下方爐缸區(qū)域的活性，減小鐵水沖刷和熱負(fù)荷，可以暫時(shí)降低爐缸側(cè)壁溫度。但若未采取調(diào)整熱制度、控制產(chǎn)能等措施促進(jìn)碳磚保護(hù)層的形成和穩(wěn)固，開風(fēng)口后，爐缸側(cè)壁溫度又會迅速上行，如表2所示，2月至9月期間開堵24號、25號風(fēng)口不下十次，圖2出現(xiàn)的爐缸側(cè)壁溫度的快升快降就是此觀點(diǎn)的最好例證。

如表2所示，4月份到9月份鐵水溫度整體下行，與硅含量對應(yīng)性變差；5月12日—6月24日2號高爐24號、25號風(fēng)口對面第9段、第10段銅冷卻壁處出現(xiàn)結(jié)厚，長期堵24號、25號風(fēng)口應(yīng)是主要誘因。鑒于以上情況，認(rèn)為堵風(fēng)口僅能作為處理爐缸側(cè)壁過高的一項(xiàng)臨時(shí)措施，待其他措施到位后要及時(shí)打開風(fēng)口，全風(fēng)口作業(yè)，避免長期堵風(fēng)口帶來的不利影響。

表2 爐缸側(cè)壁維護(hù)期間24號、25號風(fēng)口開堵情況

3.7 強(qiáng)化侵蝕部位冷卻和強(qiáng)化監(jiān)測

冷卻壁足夠的冷卻強(qiáng)度是降低磚襯熱面溫度、促進(jìn)碳磚保護(hù)層形成的必要條件；在保障爐底冷卻的基礎(chǔ)上適當(dāng)降低爐底的冷卻強(qiáng)度可以提高爐芯的活度，增加爐芯透液性，降低鐵水環(huán)流對爐缸側(cè)壁的沖刷。將2號高爐軟水壓力由750 kPa提高到850 kPa，軟水總量由4 750 m3/h提高到5 000 m3/h，軟水進(jìn)水溫度由38℃下調(diào)到35℃，爐底流量由850 m3/h下調(diào)到700 m3/h，取得了良好效果，促進(jìn)了爐缸側(cè)壁的安全回歸。

另外，加強(qiáng)對2號高爐爐缸溫度異常部位冷卻壁水溫差、熱流強(qiáng)度和爐殼的監(jiān)控力度。對于這些指標(biāo)，要求值班工長每班接班后至少檢查1次，配管工每一小時(shí)檢查測量一次，并形成完整的電子報(bào)表記錄納入特護(hù)日志管理。

4 總結(jié)與體會

1）要著實(shí)樹立均衡、長壽的高爐操作思想，不冒進(jìn)、不拖延，發(fā)現(xiàn)爐缸安全問題苗頭要盡早采取措施處理，處理過程要果斷堅(jiān)定，防止反復(fù)。

2）處理爐缸側(cè)壁溫度上行，應(yīng)該從減弱鐵水環(huán)流和促進(jìn)碳磚保護(hù)層形成和穩(wěn)固入手，綜合采取必要措施，盡快使?fàn)t缸側(cè)壁溫度安全回歸，保證高爐安全生產(chǎn)。

[1]焦克新，張建良，左海濱，等.高爐爐缸黏滯層物相及形成機(jī)理[J].東北大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014，35（7）：987-991.

[2]丁躍華，湯啟榮，楊曉源，等.高爐鐵水碳溶解度與片狀石墨析出的實(shí)驗(yàn)研究[J].昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào)（理工版），2004，29（5）：33-37.

[3]郭亮.高爐爐缸鐵水環(huán)流的數(shù)值模擬[D].沈陽：東北大學(xué)材料與冶金學(xué)院鋼鐵冶金研究所，2010：31-53.

（編輯：胡玉香）

Hanbao No.2 Blast Furnace Hearth Sidewall

LI Xuebin
（Ironmaking Plant,Hangang Hanbao Company,Handan Hebei 056015）

Through the analysis in the process of governance of temperature rise in Hanbao ironmaking plant No.2 BF hearth sidewall.Reducing the flow of molten iron and promoting the formation of protective layer of carbon brick is the key treatment of hearth sidewall temperature rise.It should strengthen the quality of coke,pressing edge,optimization of temperature control,iran management strengthening,temporary plugging tuyere,and cooling strengthening and other measures to comprehensively manage.

hearth sidewall,circulation of molten iron,carbon brick protection layer

TF543

A

1672-1152（2016）06-0048-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.06.18

2016-10-18

李學(xué)斌（1982—）,男，助理工程師，主要從事高爐煉鐵技術(shù)管理工作。