張洪海
（河鋼宣鋼煉鐵廠）
摘要：高爐長壽是一項系統工程。宣鋼4#高爐采取合理設計、嚴格施工、高爐精細操作、管控有害元素、爐體維護等技術措施后，一代高爐壽命已經達到了10年8個月，達到了預期的長壽目標?，F正在步入大型高爐長壽的先進行列。
關鍵詞：高爐；長壽；高爐操作；爐體維護
1、前言
隨著鋼鐵業的不斷發展，高爐長壽不僅能節約高額的大修費用，改善高爐技術經濟指標，增加生鐵產量，而且能充分發揮鐵前工序的設備能力，提高整個企業的經濟效益。因此，煉鐵工作者越來越重視高爐長壽效益和高爐長壽的研究，實現鋼鐵聯合企業的高效化、連續化和連續化得以正常有序進行。國外高爐在長壽方面處于先進水平，高爐壽命大多數在10至15年之間，部分高爐壽命超過了15年。我國大多數高爐的壽命都在6至8年之間，與國外高爐有很大的差距。我國從八十年代以來重視高爐的長壽化研究。
宣鋼4#高爐有效容積1800m3，于2005年10月24日建成投產，截止2016年7月份已經生產了10年9個月，生鐵產量總計1609.18萬噸，單位爐容生鐵產量8940t/m3。目前還在生產，爐缸炭磚溫度200℃~250℃，高爐壽命有望進一步延長。
2、長壽化設計及施工
宣鋼4#高爐以“先進、長壽、經濟、環保”為設計原則，主要特點是大爐缸、加深死鐵層、適當矮胖、減小爐身和爐腹角。爐缸高度4300mm，爐缸容積占高爐有效容積的18.75%，保證風口前有足夠的風口回旋區，有利于煤粉的充分燃燒及改善高爐下部中心焦的透氣(液)性，有利于改善氣體動力學條件。死鐵層深度2143mm，死鐵層深度占爐缸直徑的21.43%，減輕鐵水環流造成的“象腳”狀異常侵蝕，提高爐缸、爐底壽命。為適應宣鋼原燃料條件，爐型適度矮胖，高徑比2.41，適當減小爐腹角，有利于爐內煤氣流均勻分布，延緩對爐腹、爐腰冷卻壁的沖刷、損壞，延長爐體壽命。
宣鋼4#高爐采用陶瓷杯炭磚水冷爐底、爐缸結構。爐底下部砌筑一層石墨炭磚、三層半石墨炭磚，爐底上部砌筑微孔炭磚，爐缸外側環砌炭磚，爐缸內為陶瓷杯結構。鐵口區域和鐵口以下的杯壁厚度逐漸增厚,并與陶瓷墊形成平滑過渡的“鍋底”型熱面,風口區域采用與陶瓷杯壁相同材質的單元式大塊風口組合磚。在陶瓷杯、風口組合磚內襯結構中采用了膨脹墊、緩沖密閉層、結構密閉等技術。
冷卻系統采用軟水密閉循環冷卻冷卻。
施工質量是高爐長壽至關重要的一環，主要是要加強施工質量的監督和管理，制定一系列比較完善的施工質量標準，尤其是高爐爐缸的耐火材料制造、砌筑，對其施工后耐火材料的磚縫要求很嚴，否則生產中鐵水容易滲透，并造成耐火材料的侵蝕、上浮，導致高爐壽命的降低。
3、高爐長期穩定順行技術
高爐有了合理的設計和嚴格的施工以后，能否達到設計要求的壽命，取決于高爐操作管理、維護水平。根據宣鋼高爐原燃料特點、冶煉條件和爐型，宣鋼4#高爐經過不斷地探索與研究，合理調劑，穩定中心，控制邊緣，管控有害元素，高爐順行狀態得到了顯著改善，實現了高爐長期穩定順行，為高爐長壽創造了有利條件，同時改善了技術經濟指標。
3.1縮小風口面積,提高鼓風動能
風口面積由0.2904m2縮小至現在的0.2793m2，實際風速由250～260m/s提高到260～270m/s，鼓風動能由100～110kJ/s提高到115～125kJ/s。隨著鼓風動能提高，回旋區擴大，并向爐缸中心延伸，改善了死焦堆的透液性，提高了爐缸活躍度，鐵水從爐缸死料柱下方通過，減輕了鐵水環流對爐缸側壁的沖刷侵蝕，延長了高爐壽命。
3.2穩定中心，控制邊緣
煤氣分布影響高爐穩定順行、節能降耗、長壽等方面。合理煤氣分布的目標是，爐況的穩定順行，煤氣利用率較高，有利于高爐長壽。宣鋼4#高爐的操作方針是穩定中心，控制邊緣。在下部調劑日趨合理的條件下，擴大礦批，穩定氣流分布，逐步將礦角外移，增加邊緣礦角圈數，提高邊緣礦焦比例，適當縮小中心焦角度，維持一定的中心焦圈數，形成了倒“V”型軟融帶，降低爐體熱負荷，提高了煤氣利用率。
3.3高爐操作技術管理
加強入爐原燃料管理，保持高料位，降低入爐含粉。維持入爐原燃料結構的穩定，盡量減少原燃料結構的調整次數和幅度。從2014年12月后宣鋼4#高爐燒結礦配比由67%提高至72%。從貨源、進廠驗質、配煤、噴吹等環節加強管理，穩定煤粉質量。與有關院校合作，開展爐料熔滴研究，指導高爐操作。
保持合理爐型，建立符合原料條件的爐型溫度標準，并通過生產實踐對爐型參數進行合理修正，進一步促進爐況穩定順行程度的改善，堅持標準化操作，維持合理的操作爐型。加強參數控制管理，實施低硅冶煉，[Si]+[Ti]按照0.40%~0.55%控制，穩定風量，穩定綜合負荷，穩定爐渣堿度，保證爐缸熱量充沛，保持良好的渣鐵流動性。高度重視爐缸工作的均勻性、活躍性。在下部調劑中穩定高風溫和噴煤量，全開風口、全風量作業，保持較高的鼓風動能，促進爐缸全面均勻活躍。制定爐缸工作活躍性、爐況穩定性、煤氣流合理性、爐型管理的判別標準，細化高爐操作。
3.4加強鐵口維護
維護好鐵口，出盡渣鐵直接關系到高爐的強化及長壽。鐵口過深時鐵水對爐底沖擊大，爐底侵蝕會加快；鐵口過淺則渣鐵出不凈，對鐵口周圍冷卻壁的安全產生威脅。宣鋼4#高爐鐵口深度一般維持在2.9m左右。改善炮泥質量，加強鐵口維護，避免燒鐵口、潮鐵口出鐵，保證鐵口深度合格率，及時出盡渣鐵。
4、爐況長期休風快速恢復技術
休風前爐況的穩定順行是快速恢復的前提和基礎。休風前確保爐況順行良好，煤氣流分布合理，爐缸工況良好，爐缸熱量充沛，為恢復爐況時煤氣流的迅速重建創造條件。各段休風料負荷要與減風、停煤時間對應，各段休風料在規定的時間內到達指定位置，凈焦必須到達爐腹、爐腰位置。復風初期，煤氣流重建，控制合理的全爐壓差，掌握好加風、送煤、開風口，渣鐵組織等細節操作，達到爐況快速恢復的目的。
5、有害元素的管控技術
有害元素鋅和堿金屬對高爐順行和長壽影響很大。宣鋼4#高爐鋅負荷低于400g/t(Fe)，堿金屬低于3.5kg/t(Fe)。根據高爐對有害元素含量的要求，制定進廠各種原燃料有害元素含量控制范圍，從源頭上控制有害元素含量。對同一品種不同有害元素含量的物料，在生產中要高低合理搭配，避免造成某一種有害元素含量超過控制范圍。跟蹤入爐原燃料中的各種有害元素的含量，計算有害元素收支情況，，指導高爐操作，形成定期排堿制度，發現異常時，及時調整高爐原料結構或入燒原料結構。
6、爐體維護技術
爐缸炭磚氣隙是影響爐缸有效傳熱、鐵口區域出現侵蝕的重要因素。利用定修機會對爐缸部位開孔檢查排氣和排水情況，并進行灌漿，及時將爐缸爐墻冷側可能出現的氣隙和煤氣通路填充密實。風口漏水及時休風更換，避免炭磚氧化變質。
2013年1月16日位于西鐵口下方爐缸碳磚T1493和T1593升高至700℃以上，高爐安全生產受到嚴重威脅。通過提高爐體冷卻水量至3650 m3/h，提高鈦負荷至9.5 kg/t(Fe)以上，階段性堵風口限制冶強，進一步限制有害元素含量等技術措施，爐缸炭磚溫度逐步降低至230℃~350℃之間。
7、結語
合理設計和嚴格施工是高爐長壽的重要環節。高爐建成投產后，高爐長壽是一項維護技術方面的系統工程，最關鍵的是對煤氣流進行有效控制。宣鋼4#高爐操作方針堅持以中心為主邊緣為輔的上下部調劑，對爐體進行有效維護，對有害元素進行管控，降低爐體熱負荷，減輕爐缸環流侵蝕，延長了高爐壽命。