高爐長壽要素簡析

杜春松

（鞍鋼集團(tuán)工程技術(shù)有限公司，遼寧 鞍山 114021）

中國鋼鐵經(jīng)過過去20年的大發(fā)展，年產(chǎn)能已經(jīng)越過10億t大關(guān)，在不斷追求經(jīng)濟(jì)效益的過程中，長壽高爐是眾家追求的重點，也是現(xiàn)代高爐所要達(dá)到的目標(biāo)。但2000年以后，高爐爐缸燒穿事故又開始多起來，有的開爐幾個月就造成爐缸燒穿，有的開爐3年左右就造成爐缸燒穿［1］，這樣的情況可能在將來一段時間還會不時地出現(xiàn)。全國僅寶鋼、武鋼、首鋼等先進(jìn)企業(yè)的高爐一代爐役壽命實現(xiàn)了10～15年以上的長壽目標(biāo)［2］。目前高爐平均壽命還難于突破7年。為了提供一些具有參考價值的高爐長壽管控思想，本文簡單敘述了影響高爐長壽的環(huán)節(jié)和因素，提出在工程建設(shè)時做到加強(qiáng)設(shè)計、采購、施工的管理與控制，后期生產(chǎn)操作上采用長壽操作制度，生產(chǎn)維護(hù)上做到早發(fā)現(xiàn)、早維護(hù)，減少不利于長壽的因素，以實現(xiàn)高爐一代爐齡達(dá)到15年以上長壽命的目標(biāo)。

1 工程管控

工程管控是高爐長壽的前提及基礎(chǔ)，建設(shè)單位選擇的設(shè)計方、供貨方、施工方在工程建設(shè)過程中所采用的方案及實施的效果直接決定了高爐是否具有長壽的“基因”。設(shè)計采用的方案是否在特定的動力學(xué)、熱力學(xué)冶煉條件下對氣固液三相的破壞具有較強(qiáng)的抵抗性作用、是否具有更強(qiáng)更廣泛的高爐操作適應(yīng)性、是否具備更加準(zhǔn)確而及時的事故報警特征決定了高爐“基因”的優(yōu)劣；采購供貨的設(shè)備材料是否達(dá)到了設(shè)計參數(shù)及指標(biāo)是決定高爐的“骨架”是否是按照設(shè)計的長壽“基因”進(jìn)行“孕育”的關(guān)鍵；而施工則是工程的組建過程，在這個過程中是否將優(yōu)良的實體按照正確的方式放在正確的位置也十分重要。

1.1 設(shè)計選擇

在設(shè)計上要實現(xiàn)一代爐齡15年以上的長壽高爐，國內(nèi)外專家認(rèn)為高爐長壽設(shè)計思想主要體現(xiàn)以下幾個方面。

1.1.1 高爐系統(tǒng)的同步長壽

高爐的長壽離不開其配套系統(tǒng)的穩(wěn)定長壽，這些有機(jī)的外部系統(tǒng)能否長期穩(wěn)定的服務(wù)于高爐冶煉直接影響高爐操作的波動。高爐操作波動頻率對高爐的長壽影響很大，例如供料系統(tǒng)不能穩(wěn)定提供原燃料的供應(yīng)，便不可以實現(xiàn)連續(xù)布料生產(chǎn)，熱風(fēng)溫度不能保持較小的波動，噴煤系統(tǒng)不能確保在風(fēng)口區(qū)的均勻連續(xù)穩(wěn)定噴吹，會造成高爐內(nèi)的冶煉狀況隨時在被動變化。外部系統(tǒng)不穩(wěn)定，特別是頻繁的變化，會給高爐帶來被動的操作及適應(yīng)，是影響高爐壽命的重大關(guān)聯(lián)因素。所以組建設(shè)計團(tuán)隊做好外部系統(tǒng)設(shè)計也是關(guān)鍵任務(wù)。

1.1.2 高爐內(nèi)型的選擇

高爐內(nèi)型是影響高爐一代生產(chǎn)效能的重要因素之一。因此高爐內(nèi)型尺寸的設(shè)計是一項重要的、需要豐富經(jīng)驗的技術(shù)工作。確定高爐內(nèi)型主要尺寸的基本原則有三種：燃燒強(qiáng)度、冶煉強(qiáng)度和爐腹煤氣量指數(shù)［3］。

在滿足冶煉的條件下，盡可能采用小的爐缸直徑，爐缸直徑增大需增加鼓風(fēng)動力需求，造成焦炭粉化且不利于中心發(fā)展，影響高爐順行，推薦采用爐腹煤氣量指數(shù)來確定爐缸直徑［4］。經(jīng)驗認(rèn)為，爐缸截面積燃燒強(qiáng)度一般取值 1.00～1.25 t/（m2·h），計算得到的爐缸直徑采用有效容積Vu/爐缸截面積A進(jìn)行校核，一般大高爐取值22～28，中型高爐取值15～22，小高爐取值11～15。死鐵層深度適宜偏大，但過深的死鐵層深度對下部炭磚不利，一般取值范圍在爐缸直徑的20%～25%。爐缸高度一般為風(fēng)口高度hf+（0.4～0.8）m。

考慮爐缸區(qū)域鐵液的漂浮力對爐缸爐底耐材的影響，爐缸爐殼應(yīng)設(shè)置成圓錐臺型，利用爐殼的斜度、陶瓷杯的環(huán)擋、風(fēng)口中小套上部限制的作用，在炭磚、陶瓷杯受熱膨脹擠壓、加熱焙燒后形成較穩(wěn)定的盛渣鐵結(jié)構(gòu)體。圖1、圖2分別為陶瓷墊長壽型爐缸和陶瓷杯長壽型爐缸。

爐腹角度是形成該區(qū)域下料漏斗形狀的因素，適當(dāng)減小爐腹角度有利于爐缸煤氣流的排升、下料順行、爐腹區(qū)域渣鐵皮的掛靠，可以減弱邊緣煤氣流，對高爐長壽有益。目前大中型高爐爐腹角均減小至74°～78°，但爐腹角減得太小不利于爐料的下降，會造成板結(jié)渣鐵皮太厚，對邊緣發(fā)展不利，不利于高爐順行。高爐越大，爐腹角宜偏高取值。

圖1 陶瓷墊長壽型爐缸

圖2 陶瓷杯長壽型爐缸

在確定適宜的爐喉直徑以滿足靈活布料的同時，必須先選擇適宜的爐身高度及爐身角度。爐身角對煤氣氣流分布影響很大，爐身角太大不利于煤氣利用，會造成燃料比上升，且容易受到料柱磨損，影響壽命；爐身角太小容易在爐身中下部形成管道氣流，不利于間接還原反應(yīng)。因此需設(shè)置合理的爐身角及適宜的爐身高度，對滿足煤氣上升冷卻體積減小、原燃料下降體積膨脹等各方面因素也有好處。爐身角一般取值80.5°～83.5°之間，大高爐取偏小值，中小型高爐取偏大值；爐身高度占高爐有效高度的比值范圍宜為50%～60%。

爐腰處于高爐軟熔帶區(qū)域，透氣性差，需要擴(kuò)大直徑滿足透氣性，爐腰是爐身爐腹的連接帶，能起到尺寸過渡作用。一般爐腰直徑與爐缸直徑比值范圍為1.1～1.2。爐腰高度1.2～3.0 m，大高爐偏取上限。根據(jù)爐容需求，可以通過調(diào)節(jié)爐腰的高度來調(diào)整爐容大小。

1.1.3 建立適應(yīng)一定熱沖擊能力的高爐冷卻體系

建立良好的冷卻系統(tǒng)需要選擇高效冷卻設(shè)備和優(yōu)質(zhì)耐材爐襯，形成有效配合，爐體冷卻器全覆蓋，冷卻要無盲區(qū)。根據(jù)爐內(nèi)各區(qū)域熱負(fù)荷特點，選擇不一樣的冷卻器及耐材，在一定冷卻強(qiáng)度下，形成穩(wěn)定的導(dǎo)熱系統(tǒng)，軟熔帶以下要形成具有一定厚度及粘掛強(qiáng)度好的渣鐵皮，冷卻強(qiáng)度的選擇要適應(yīng)高爐熱負(fù)荷在一定范圍內(nèi)變化的要求。目前國內(nèi)高爐冷卻設(shè)施不論是臥式冷卻壁還是豎式冷卻壁，設(shè)計上一般采用冷卻比表面積在1.0～1.3的冷卻壁，水速控制在（2±0.2）m/s左右，基本能較好的滿足冷卻強(qiáng)度要求，也具有承受一定的熱沖擊能力。

圖3為爐缸傳熱溫度梯度示意圖。熱流強(qiáng)度的多層平壁理論計算一般參照式（1）進(jìn)行。

圖3 爐缸傳熱溫度梯度示意

式中，Q熱為通過爐缸的熱流強(qiáng)度，W/m2；T1為陶瓷杯熱面溫度，℃；T6為冷卻壁水管冷面溫度，℃；li為每層材料厚度，m；λi為材料導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m·℃)。

實際的熱流強(qiáng)度利用冷卻水水溫差進(jìn)行計算，設(shè)計時可分區(qū)分段設(shè)置檢測點，經(jīng)驗公式為Q熱=0.278×（冷卻水流量×水溫差）/冷卻器面積，爐殼熱散失約5%，一般不計入Q熱。炭磚溫度及冷卻壁溫度可作為Q熱異常情況下檢查排查的參考。

要防止高爐爐缸燒穿，必須監(jiān)控?zé)崃鲝?qiáng)度值防止其達(dá)到爐缸極限熱流強(qiáng)度，爐缸極限熱流強(qiáng)度是當(dāng)高爐爐缸炭磚熱面溫度為1 150℃，且炭磚剩余厚度300 mm時的熱流強(qiáng)度［5］。因爐缸耐火材料的導(dǎo)熱系數(shù)和厚度、爐內(nèi)熱狀態(tài)及冷卻強(qiáng)度不同，高爐爐缸的熱流強(qiáng)度是變化的。在達(dá)到爐缸極限熱流強(qiáng)度之前，高爐必須采取措施，否則隨時具有燒穿的危險。圖4為爐缸炭磚厚度與熱流強(qiáng)度之間的關(guān)系［6］。

圖4 爐缸炭磚厚度與熱流強(qiáng)度關(guān)系

熱流強(qiáng)度檢測控制值可以參照表1進(jìn)行比對，不同高爐實踐操作過程中根據(jù)炭磚導(dǎo)熱性及厚度不同可不同取值。

表1 熱流強(qiáng)度檢測控制值表

1.1.4 設(shè)備材料的選擇及配置

高爐本體區(qū)影響高爐長壽的主要設(shè)備材料為冷卻器及耐材。目前我國廣泛應(yīng)用的冷卻設(shè)備主要是鑄鐵冷卻壁、軋制或鑄造銅冷卻壁和銅冷卻板。按高爐使用冷卻設(shè)備的情況不同，可分為全冷卻壁高爐、全冷卻板高爐和板壁結(jié)合高爐。全冷卻壁工藝：爐腹及以上爐墻的支承條件不好，某部位燒蝕以后，容易造成上部耐材脫落，同時冷卻壁損壞后不易更換。全冷卻板工藝：爐殼開孔過大，降低了爐殼的強(qiáng)度；另外全冷卻板的點式冷卻，不能完全滿足現(xiàn)代高爐高強(qiáng)度的冶煉要求。目前，采用冷卻壁與冷卻板相結(jié)合的冷卻工藝效果較好。圖5為板壁結(jié)合示意圖。

圖5 板壁結(jié)合示意圖

對于大高爐，在風(fēng)口處和爐腰處的薄壁內(nèi)襯之間，可采用銅冷卻板過渡，即在爐腹部位設(shè)置2～4層銅冷卻板，呈品字型布置，其上設(shè)冷卻壁，在冷卻板區(qū)域砌導(dǎo)熱性好、抗熱震性高耐材，砌體有冷卻板支撐，不易塌落。

（1）在爐身中上部適宜選擇冷卻壁與耐材的鑲嵌配合。選擇具有抗磨損、抗沖刷、抗熱震性能好的耐材作為冷卻壁的鑲磚，如中部可采用Si3N4-SiC磚；上部可采用性能好的Si3N4-SiC磚。由于熱負(fù)荷不算大，且侵蝕不嚴(yán)重，主要為煤氣沖刷和爐料磨損，亦可采用浸磷酸粘土磚。

（2）在爐腹、爐腰、爐身下部高熱負(fù)荷液相區(qū)選擇導(dǎo)熱系數(shù)大的冷卻壁。經(jīng)過快速導(dǎo)熱將液相凝固等溫線向爐內(nèi)延伸，形成渣鐵皮的自我保護(hù)。此區(qū)域可以弱化耐材保護(hù)作用，采用噴涂料，但考慮渣鐵皮脫落對冷卻設(shè)備造成的短期熱沖擊因素，建議在資金充足的情況下，采用強(qiáng)度高、熱導(dǎo)率大、線膨脹系數(shù)小、化學(xué)穩(wěn)定性高、耐磨蝕性好、抗氧化性好、抗熱震性優(yōu)異的Si3N4-SiC磚配高導(dǎo)熱的銅冷卻壁。

（3）在爐缸區(qū)域選擇冷卻壁配置微孔、超微孔炭磚加陶瓷杯的結(jié)構(gòu)體系。近年來也有許多設(shè)計取消了陶瓷杯，利用環(huán)炭加強(qiáng)冷卻形成保護(hù)層實現(xiàn)護(hù)缸。目前爐缸形成以SGL、NDK、蘭炭大塊炭磚和UCAR小塊炭磚兩個體系。大塊炭磚是抗渣鐵、抗堿金屬侵蝕、高導(dǎo)熱、抗氧化等各方面性能良好的內(nèi)襯材料，加上陶瓷杯的低導(dǎo)熱、高抗渣鐵侵蝕性能結(jié)合，形成保溫型長壽高爐；小塊炭磚是采用導(dǎo)熱性好、抗熱應(yīng)力強(qiáng)炭磚，通過薄爐墻及與其緊密接觸的高效冷卻系統(tǒng)，冷卻形成渣鐵皮而起到保護(hù)爐墻的作用，屬于導(dǎo)熱型長壽高爐理念。由于小塊炭磚設(shè)計時要求的冷卻強(qiáng)度高、操作上爐缸溫度頻繁變化易造成渣鐵殼破落頻繁，加之小塊炭磚與陶瓷杯的施工要求較高等因素，國內(nèi)小塊炭磚獲得成功應(yīng)用的高爐較少，故最近幾年高爐建設(shè)基本選擇以大塊炭磚為主。

爐缸要解決好炭磚與陶瓷杯之間的熱膨脹結(jié)構(gòu)問題，做好炭磚磚縫及錯層布置設(shè)計，防止鐵水滲透及堿金屬浸入；陶瓷杯與環(huán)碳之間碳素?fù)v料、環(huán)碳與冷卻壁之間的碳素?fù)v料設(shè)計要確保開爐后熱量的正常傳輸及熱膨脹的吸收，冷卻壁與爐殼間的自流澆注料要防止煤氣及漏滲水的流動，鐵口宜采用冷卻強(qiáng)度大的冷卻壁，砌筑要保證鐵口深度；無陶瓷杯的爐缸要做好傳熱計算、對炭磚質(zhì)量控制特別是抵抗熱環(huán)裂性能要求更高，對操作也提出更加穩(wěn)定的要求。

（4）爐底區(qū)域設(shè)置爐底水冷管及石墨、半石墨、炭磚、微孔炭磚、陶瓷墊的傳熱冷卻體系。爐底爐缸傳熱體系冷卻強(qiáng)度控制宜將1 150℃等溫線、炭磚脆裂800℃溫度線控制在陶瓷墊厚度范圍內(nèi)。

（5）爐體設(shè)計要設(shè)置爐體耐材溫度、冷卻器溫度、冷卻水溫度檢測及報警體系。

1.2 采購控制

高爐系統(tǒng)設(shè)備材料的優(yōu)劣是直接影響高爐長壽的因素，特別是一些關(guān)鍵設(shè)備材料如冷卻壁、炭磚、剛玉陶瓷、碳素?fù)v料、冷卻壁鑲磚等，因此，采購不僅要做好選擇、支付及催交，還包括了深入供貨商的全部制造流程之中，控制所有的物質(zhì)流按照設(shè)計參數(shù)及指標(biāo)進(jìn)行組建，監(jiān)察過程抽檢及交貨驗收，最終達(dá)到各項性能指標(biāo)并按期交貨的全部行為。高爐內(nèi)的關(guān)鍵設(shè)備均應(yīng)列入A類采購計劃，執(zhí)行A類設(shè)備招標(biāo)采購流程、合同授予、監(jiān)造監(jiān)制、過程抽檢及出廠驗收、包裝運輸、現(xiàn)場開箱接貨、轉(zhuǎn)運管理程序，確保各環(huán)節(jié)處于項目的可控范圍。

常見高爐設(shè)備采購流程中容易出現(xiàn)的影響高爐壽命的相關(guān)問題有：

（1）冷卻壁鑄造內(nèi)部夾渣、裂紋未被檢查發(fā)現(xiàn)，開爐后損壞。

（2）冷卻壁水管與壁體之間熔鑄結(jié)合不實，存在氣隙未被檢查發(fā)現(xiàn)，投產(chǎn)后冷卻壁燒損，漏水；銅冷卻壁焊接進(jìn)出水管焊縫未達(dá)標(biāo)。

（3）炭磚石墨化程度不夠，添加人工石墨、電煅燒溫度不合格，焙燒溫度不到位、不均勻，超微粉未形成微孔新物質(zhì)、成分偏差等造成導(dǎo)熱能力、抗侵蝕能力、抗壓抗折未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，成型壓力低、加工精度低。

（4）耐材管理不善造成泡水、外形破壞等。

（5）招標(biāo)體系內(nèi)惡意競爭，低價中標(biāo)，無法保證產(chǎn)品質(zhì)量的管理問題。

1.3 施工控制

合格的施工過程是將所有合格設(shè)備材料按照理論設(shè)計的數(shù)據(jù)以最小誤差方式進(jìn)行組裝的過程。施工質(zhì)量的好壞取決于施工方及監(jiān)理方對圖紙的理解程度及施工采用的工器具、作業(yè)條件等。

高爐本體筑爐質(zhì)量的好壞直接影響一代高爐的爐齡，是高爐長壽的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，高爐筑爐工程必須遵循“設(shè)計是前提、材料是基礎(chǔ)、施工是關(guān)鍵、管理是保證”的質(zhì)量管理理念。

所有砌筑到場的耐火材料均要妥善保管，入庫登記、檢查驗收、分類堆放、標(biāo)識；爐底砌筑時宜用扁鋼網(wǎng)格控制爐底找平層的標(biāo)高和平整度；爐底炭磚用支承架砌筑，上下層炭磚中心線要偏差30°～60°進(jìn)行砌筑，確保砌體的磚縫要符合設(shè)計規(guī)范要求；陶瓷杯墊采用“十字形”砌筑；環(huán)炭及爐腰爐身砌筑時，要掛設(shè)爐體中心線，安裝半徑規(guī)，確保爐子的內(nèi)型尺寸；鐵口砌筑時，先砌筑鐵口組合磚，再砌筑兩側(cè)砌體，確保鐵口組合磚砌筑質(zhì)量；風(fēng)口、鐵口、渣口、爐底、爐缸是高爐重要部位，砌體質(zhì)量要求高，因此，必須對這些部位的砌體進(jìn)行預(yù)砌筑確保各關(guān)鍵部位的砌筑質(zhì)量。在砌筑炭磚時，要保證施工作業(yè)環(huán)境溫度，施工速度要兼顧炭磚泥漿的凝固時間，防止搶工期造成砌體變位。

陶瓷杯與環(huán)碳之間碳素?fù)v料、環(huán)碳與冷卻壁之間的碳素?fù)v料均需仔細(xì)搗實，搗實密度達(dá)到1.6 g/cm3以上，確保開爐后熱量的正常傳輸及熱膨脹的吸收，冷卻壁與爐殼間的自流澆注料施工要確保填充密實，防止開爐后漏出的煤氣流帶動堿金屬的流動或冷卻器漏水向下流動接觸炭磚后對炭磚的損害。

高爐試水要注意防止?fàn)t頂打水及爐頂齒輪箱冷卻水流入高爐爐缸，高爐烘爐完成后要進(jìn)行冷卻打壓檢漏，整改漏氣、漏水的部位，確保開爐成功，防止投產(chǎn)被迫停爐的風(fēng)險。投產(chǎn)后要先冶煉二周左右的鑄造鐵，使?fàn)t內(nèi)炭磚泥漿焙燒到位、炭磚搗打料干燥，達(dá)到強(qiáng)度及導(dǎo)熱指標(biāo)后再提高產(chǎn)量，不能盲目追求達(dá)產(chǎn)交工。

2 生產(chǎn)操作維護(hù)

高爐穩(wěn)定操作是高爐長壽的關(guān)鍵因素，為使高爐生產(chǎn)達(dá)到高效、低耗、長壽的目標(biāo)，在高爐原燃料條件穩(wěn)定的情況下，根據(jù)高爐設(shè)備的情況，制定出基本的操作制度，包括熱制度、造渣制度、送風(fēng)制度、裝料制度，各項操作制度之間均有關(guān)聯(lián)，在實際生產(chǎn)過程中，操作者在各種制度達(dá)到平衡后應(yīng)該維持這種良好狀態(tài)，當(dāng)外部條件變化打破這種平衡后應(yīng)該盡快處理，盡快恢復(fù)至新的穩(wěn)定平衡點。由于生產(chǎn)情況復(fù)雜，外部影響因素眾多，這種穩(wěn)定操作只是一種理想的短時狀態(tài)，而如何通過操作手段控制這種變化以及當(dāng)變化已經(jīng)發(fā)生后如何盡快維護(hù)生產(chǎn)達(dá)到新的平衡對高爐長壽來說十分重要。

穩(wěn)定的外部條件及操作能使高爐裝置處于一種穩(wěn)定生產(chǎn)狀態(tài)，穩(wěn)定的熱流強(qiáng)度能確保裝置的溫度變化小，熱應(yīng)變小，爐缸、爐腹、爐腰形成的渣鐵皮板結(jié)穩(wěn)固，對其冷面以外的裝置起到良好保護(hù)作用 ，每次爐況的波動都會帶來渣鐵皮的脫落風(fēng)險，脫落部位熱流強(qiáng)度變大，重新形成殼體之前對耐材進(jìn)行侵蝕，冷卻壁受到熱沖擊也會加快損害進(jìn)程。

目前，各企業(yè)都在追求高強(qiáng)度冶煉，保持高利用系數(shù)和大噴煤比，造成爐腹煤氣量增加，此時需要適當(dāng)發(fā)展邊緣氣流，分解爐腹煤氣量，緩解高爐中心冶煉強(qiáng)度，保證高爐穩(wěn)定。高強(qiáng)度冶煉條件下，操作要做好邊緣氣流發(fā)展與控制，使相應(yīng)爐體冷卻強(qiáng)度與邊緣氣流發(fā)展帶來的熱負(fù)荷變化配合，形成穩(wěn)定的傳熱系統(tǒng)，確保渣鐵皮保護(hù)層的穩(wěn)固，高強(qiáng)度冶煉帶來的邊緣氣流發(fā)展、下料速度加快增加的摩擦?xí)哟鬆t身中上部的熱流強(qiáng)度及煤氣流、料流對鑲磚、冷卻壁的磨損。

2.1 高爐長壽操作制度

（1）做好高爐下部送風(fēng)制度，采用穩(wěn)定的高送風(fēng)比操作，實現(xiàn)爐腹煤氣流均勻分布。高爐下部送風(fēng)經(jīng)過操作調(diào)節(jié)，將高爐達(dá)到理想運行狀態(tài)時確定的合適的爐腹煤氣量、回旋區(qū)長度、鼓風(fēng)動能等重要參數(shù)作為一項長期操作參考的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，從國內(nèi)一些操作經(jīng)驗看，采用高送風(fēng)比、風(fēng)口延長、風(fēng)口斷面調(diào)整等技術(shù)能確保鼓風(fēng)動能、較好的回旋區(qū)長度，能維持一定的透氣性、透液性，相對減少邊緣氣流發(fā)展，降低煤氣流沖刷侵蝕。冶煉強(qiáng)度提高帶來邊緣溫度提升，能防止渣皮結(jié)厚造成的懸料及脫落坐料對爐缸造成的破壞。同時高送風(fēng)比能保證中心發(fā)展，爐缸活躍，能讓中心料柱溫度升高熔融減小其體積，緩解爐缸液態(tài)渣鐵圍繞死料柱形成的環(huán)流運動，對爐缸側(cè)壁長壽意義重大。

（2）調(diào)節(jié)高爐上部煤氣流分布，采用靈活的布料方式，加強(qiáng)間接還原，實現(xiàn)煤氣高效利用。高爐下部煤氣流分布與上部煤氣流調(diào)節(jié)有一定的關(guān)聯(lián)性，煤氣流向上流動過程中，由于布料阻損不同流場是變化的，布料制度是影響上部煤氣流分布的關(guān)鍵。無料鐘爐頂布料靈活多變，結(jié)合爐頂測溫系統(tǒng)，可以實現(xiàn)任意布料組合，也可以針對單點布料，操作實踐中應(yīng)根據(jù)高爐情況不同，摸索確定各自的布料組合并隨情況變化隨時調(diào)整。基本布料理念應(yīng)該是根據(jù)需要確定礦焦按比例層狀分布布料，壓制邊緣，發(fā)展中心，形成邊高中低的料面形狀，形成邊緣、中心氣流的穩(wěn)定。邊緣氣流穩(wěn)定能使高爐爐墻熱負(fù)荷穩(wěn)定，避免渣鐵皮頻繁脫落，同時減小沖刷，對高爐長壽十分重要。

（3）制定高爐熱制度，確保鐵水溫度。操作中要將鐵水溫度控制在1 480℃以上，以便于確保渣鐵有一定的流動性，避免爐缸熱量不足。鐵水含Si量宜控制在0.3%～0.6%之間，以保持爐缸具有一定的活躍度。爐缸活躍度是爐況順行的重要指標(biāo)，是高爐能長壽的重要表現(xiàn)。

（4）控制爐渣二元堿度。操作中爐渣堿度宜控制在1.10～1.15之間，控制爐渣Al2O3含量，保持適宜的鎂鋁比0.45～0.60，以確保渣的流動性，高堿度渣流動不好，提升溫度勢必帶來爐內(nèi)軟熔帶位置變化，穩(wěn)定熱體系破壞，不利于高爐穩(wěn)定，故應(yīng)調(diào)節(jié)好適宜的堿度，控制好溫度。

（5）做好入爐原燃料管理。原燃料質(zhì)量是高爐穩(wěn)定順行的基礎(chǔ)。各高爐入爐原燃料條件情況不同，建議有條件的需適當(dāng)控制入爐焦炭水分含量，反應(yīng)強(qiáng)度，反應(yīng)性指標(biāo)等，控制入爐小塊焦比例；控制燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度、低溫還原粉化率，控制小于5 mm燒結(jié)礦比例。要嚴(yán)格控制堿金屬含量高的粉塵入爐循環(huán)，要定期排鋅、鈉等堿金屬。國內(nèi)眾多高爐由于不重視排堿金屬，造成其大量富集，與耐材反應(yīng)使耐材體積膨脹30%～50%，造成砌體損壞，爐底板上翹，使得高爐不得不停產(chǎn)大修。

2.2 高爐長壽維護(hù)處理

高爐生產(chǎn)狀況復(fù)雜，除了采用有利于高爐長壽的操作模式外，還應(yīng)在不利于高爐長壽的情況出現(xiàn)時，立刻采取措施進(jìn)行調(diào)節(jié)處理，彌補(bǔ)一些由于設(shè)計、供貨、施工造成的先天性不足因素或操作過程中一些不可預(yù)見性帶來的問題。

鞍鋼集團(tuán)朝陽鋼鐵有限公司是單高爐生產(chǎn)，從2013年開始爐缸溫度升高，煉鐵總廠持續(xù)關(guān)注高爐爐缸溫度場的變化趨勢，并采取了一系列穩(wěn)定爐缸溫度場的治理措施，建立了爐芯溫度控制標(biāo)準(zhǔn)和爐缸側(cè)壁溫度控制標(biāo)準(zhǔn)，將高爐爐缸活躍度控制在合理范圍內(nèi)，高爐長周期穩(wěn)定順行，鐵水質(zhì)量顯著提高，高爐生鐵一級品率呈上升趨勢，由2011年的63.60%提高至2017年的97.59%［7］，爐缸管理實踐效果良好。目前高爐爐缸溫度控制在300℃以內(nèi)，利用系數(shù)在2.3以上，取得了護(hù)爐的成功。

鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司煉鐵部1號4038 m3高爐爐缸溫度偏高，存在安全隱患，通過操作護(hù)爐措施，取得了很好效果，具體護(hù)爐措施如下：根據(jù)熱制度將爐缸冷卻水量由2 400 m3/h增加到4 800 m3/h；增加爐缸在線儀表監(jiān)控數(shù)量；堅持精料方針，采用高溫高鈦操作法，既實現(xiàn)釩鈦護(hù)爐，又確保了渣鐵流動性好，實現(xiàn)了雙高條件下的高爐順行；采用全風(fēng)全壓配合雙高操作發(fā)展中心冶煉，活躍了爐缸、減少了環(huán)流對爐缸的沖刷；通過固定鐵口區(qū)域優(yōu)質(zhì)無水泡泥的打泥量，保證鐵口深度3.6～3.8 m，四個鐵口輪換出鐵。通過以上維護(hù)措施爐缸溫度得到有效控制，護(hù)爐效果良好，實現(xiàn)了長達(dá)6年的護(hù)爐期內(nèi)，高爐安全穩(wěn)定運行［8］。1號高爐護(hù)爐操作長達(dá)6年時間，成功實現(xiàn)了采用護(hù)爐措施延長高爐壽命的案例。

以上兩個案例可以說明，護(hù)爐操作對高爐長壽具有重要作用，可以彌補(bǔ)一些先天不足或后期生產(chǎn)操作過程中產(chǎn)生的不利于高爐長壽的因素。根據(jù)不同案例，高爐的護(hù)爐措施不盡相同，需根據(jù)具體情況采用不同的護(hù)爐方案。

3 結(jié)語

高爐長壽可以大幅降低大修投資，提高生產(chǎn)效率，產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益，但要做到高爐長壽是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，環(huán)節(jié)很多，需要多方努力合作，把控好各個環(huán)節(jié)，避免各個階段不利因素的產(chǎn)生，總的來說，工程管控是基礎(chǔ)，生產(chǎn)操作是關(guān)鍵，監(jiān)控維護(hù)是保障。