李鮮明，匡洪鋒
(寶鋼集團廣東韶關鋼鐵有限公司，廣東韶關512123)
摘要：韶鋼7 號高爐( 2500m3 ) 在生產近8 a 以后，爐體出現了爐缸側壁溫度升高、銅冷卻板燒損、爐體漲高及爐皮開裂、冷卻壁管頭拉裂和燒損等現象，通過采取了優化操業、控制入爐有害元素、加強冷卻設備管理、加強高爐爐缸維護等措施，改善了爐體狀況，為高爐后期的安全、穩定生產提供保障．
關鍵詞：高爐本體; 風口小套; 冷卻壁
寶鋼集團廣東韶關鋼鐵有限公司( 以下簡稱"韶鋼" ) 7 號高爐( 2 500 m3 ) 于2005 年8 月18 日投產，設計爐齡為15 a。現高爐進入爐役后期初級階段。由于設備老化、冷卻壁破損、爐況順行周期等諸多因素，給高爐爐況順行和長壽帶來不利影響。針對這種情況，7號高爐采取了一系列應對措施，積極探索爐役后期高爐本體維護的操作制度，為高爐后期的安全、穩定生產提供保障。
1 高爐本體各部位出現的問題
1． 1 爐缸側壁溫度升高
韶鋼7 號高爐爐缸自動化診斷監控與報警系統統計顯示，自2010 年7 月份6 扇區側壁溫度首次報警( 400 ℃) 以來，爐缸側壁溫度( 各扇區7、8 層溫度) 異常升高頻率加快，并且每次異常升高的溫度都不斷創新高．
通過數據記錄值按照傅立葉公式計算并結合生產實際現象分析，該高爐圓周方向大部分陶瓷杯從2012 年9 月份開始逐步出現脫落，鐵水開始直接接觸炭磚． 其主要表現為: 陶瓷杯壁體在脫落時，側壁炭磚內熱電偶溫度出現大面積短時間大幅度上升，同時爐缸水溫差和熱流強度相應升高．
1． 2 銅冷卻板燒損嚴重
該高爐爐身下部銅冷卻壁與鑄鐵冷卻壁之間的3 層銅冷卻板出現大面積漏水現象． 該類銅冷卻板采取圍繞高爐本體圓周48 塊分冷、熱面冷卻形式，其高度僅為80 mm． 3 層銅冷卻板累計冷、熱面箱體均為144 塊． 截止目前為止，熱面漏水已達124 塊，占比86． 1%，冷面漏水已達74 塊，占比48． 6%．
1． 3 爐體漲高及爐皮開裂現象
由于高爐耐材膨脹，造成爐體長高，2007 年6月開始出現明顯長高，到目前為止，東面長高95mm，南面長高100 mm，西面長高105 mm，北面長高95 mm，存在一定的傾斜現象． 2008 年12 月發現1號鐵口方向爐皮縱向開裂1． 5m，寬度2 ～ 3 m．
1． 4 爐身冷卻壁出現管頭拉裂和燒損現象
7 號高爐隨著生產年限的延長和高爐爐體長高等原因，本體爐身冷卻壁出現了管頭拉裂和燒損等現象． 截至目前，爐身冷卻壁共出現22 塊漏水． 尤其是位于爐身上部的19 層冷卻壁，整體向內傾斜，2012 年，發現19 層27 號冷卻壁脫落． 圖1 為2012 年中修期間所拍實物圖片．
2 采取控制措施
2． 1 優化操業，維持高爐順行
1) 加強精料工作
精料是高爐穩定順行的基礎，也是實現高爐長壽的基本條件． 焦炭質量不僅影響高爐上部透氣性和爐況的穩定，而且影響下部死料柱的透液性、爐前出渣鐵作業以及爐缸長壽． 對于大型高爐高煤比操作，保證焦炭的質量及質量的穩定性尤為重要． 隨著鋼鐵市場經濟效益的急轉直下，2012 年以來，7號高爐原、燃料質量整體且呈下降趨勢，焦炭灰分上升，粒度偏小，DI、CSR、CRI 指標變差，燒結礦全鐵含量降低，FeO 含量增加，入爐渣比上升． 原、燃料質量下降，帶來了透氣性惡化、爐況不穩、崩滑料增加等諸多問題．
為了減少原、燃料劣化帶來的不利影響，主要采取了幾方面的措施: a) 要求燒結礦有足夠的強度和良好的還原性，焦炭盡可能的穩定冷熱強度( 反應后強度CSＲ ＞ 63!) 、較低的反應性( CRI ＜ 26%) 和較大的粒度; b) 通過優化爐料結構，采用高品位燒結礦配加少量球團礦和塊礦的爐料結構，盡量不用副原料，以控制較低的渣比; c) 通過加強篩網管理、控制切出量、提高篩分效果，控制入爐礦的含粉率，改善料柱的透氣性，為7 號高爐穩產高產打下基礎．2) 通過上、下部調劑，尋求合理的煤氣流分布高爐順行是高爐本體維護中的一個關鍵性因素． 而在高爐操作中，控制合理的煤氣流分布是實現高爐穩定順行的基礎．
首先，通過歷史數據找出最適合7 號高爐的關鍵性控制參數，如: 高爐實際風速250m/s，高爐現階段產量5 600 ～ 5 800t /d 等等，選擇固定好下部控制參數． 在穩定好下部調劑的基礎上合理調整上部料制． 通過調整布料擋位，以獲得合理的煤氣流分布．布料擋位作為煤氣流分布上部調劑手段，與下部初始煤氣流分布相適應，確保熱負荷穩定，煤氣利用率提高，爐況穩定順行．
目前進風面積為0． 3394 m2，上部布料制度見表1．
2． 2 嚴格控制入爐有害元素
高爐內富集的鋅蒸汽可滲入爐墻，一方面與爐襯材料結合形成低熔點化合物，軟化和疏松爐襯，使爐襯侵蝕速度加快，另一方面鋅在爐襯砌縫和孔隙中沉積、氧化、體積膨脹，使爐襯受到破壞． 7 號高爐自開爐以來由于某些客觀原因導致入爐鋅負荷一直處于偏高狀況． 其主要危害體現在以下幾個方面: 一是對風口組合磚的侵蝕，造成風口二套變形． 7 號高爐被迫每年定期更換變形的中套20 ～ 30 個，同時大套部分也變形，造成每次更換風口難度加大，每次休風時間約延長1 h; 二是造成爐襯的膨脹作用，使爐皮變形甚至開裂; 三是由于鋅及鉛、堿金屬的疊加因素影響，造成炭磚環縫、變形，加快了炭磚的侵蝕速度; 四是爐體的漲高可能導致冷卻壁燒損． 主要原因是爐體漲高后因剪力及熱應力的作用，導致水管在爐皮處剪斷，從而導致冷卻設備燒損．
自2012 年以來，韶鋼高度重視并嚴格控制有害元素入爐，使高爐入爐Zn 負荷降至0． 6 kg /t 鐵水平．
2． 3 加強冷卻設備管理
高爐爐身冷卻壁漏水不僅對高爐順行產生一定的影響，同時也對其他冷卻設備造成一定的影響． 減少和杜絕高爐冷卻設備在日常生產過程中漏水現象同樣也是高爐本體維護重要手段之一．
7 號高爐雖然銅冷卻板出現了大量的燒損現象，但其他冷卻壁尚處于開始燒損的初始階段． 對于銅冷卻板燒損的處理，主要采取對燒損箱體進行灌漿、封堵，好的箱體維持原有的冷卻． 同時，制定出增加更換微型冷卻器等相關后期操作手段．
冷卻壁燒損的處理主要采取穿管的處理方式，既能維持一定的燒損管體區域的冷卻強度又能杜絕漏水入爐． 其主要方法是將漏水的冷卻壁進出水管斷開，并以管道和閥門連接其下層出水管與上層進水管，同時選擇外徑尺寸和長度合適的金屬軟管，將特制的金屬軟管傳入漏管內，以金屬軟管代替原內鑄管對冷卻壁冷卻，管道連接后，在兩管間灌高導熱性耐熱漿料，并向金屬軟管內通入蒸汽使漿料與管壁盡快結合牢固，最后對管道試壓檢漏和焊接灌漿孔． 具體操作方法見圖2．
2． 4 高爐爐缸維護
7 號高爐爐缸采取“陶瓷杯+ 全碳磚爐底”結構形式，在生產到一定周期后陶瓷杯會大面積脫落，不同部位突發性的局部溫度升高將現多發狀態，尤其是在出鐵口標高以下( 象腳) 區域． 高爐爐缸內襯逐步被侵蝕是必然的，并且是不可逆的． 但這種侵蝕采取一些措施后可以得到一定的緩解，以確保達到設計爐齡年限． 自7 號高爐側壁溫度異常升高以來，采取了如下措施．
1) 加強鐵口維護，保證打泥量和鐵口深度，確保鐵口深度在3 200 mm 以上．
2) 針對由于熱脹冷縮使爐缸磚襯與爐殼間出現氣隙的問題，采取爐缸及鐵口區壓漿措施來消除氣隙，抑制了鐵口區域冒煤氣的現象、提高了爐缸的有效傳熱效率．
3) 破損的冷卻器向爐內漏水，將嚴重地影響爐襯壽命． 為防止向爐內漏水，7號高爐通過加強對爐頂煤氣成分中H 含量、冷卻壁純水補水曲線、風口中套、小套給排水差流量的監視，以及定期組織管工查水等方法，來綜合判斷冷卻設備是否破損． 一旦發現破損，立即進行處理．
4) 建立爐缸專項維護機制，采取高爐殘厚模式管理． 根據國內大型高爐爐缸損壞統計資料，爐缸側壁侵蝕較嚴重的區域大多是在鐵口水平線以下約1． 5 m 范圍． 因此，取7 號高爐第七層( 鐵口標高下方1． 6 m) 的FK 系統歷史溫度值推算出爐缸側壁殘厚為700、600、500 mm 對應的溫度值( 見表2) ，針對這3 個溫度值制定殘厚管理制度，按要注意溫度、注意溫度和危險溫度3 個溫度點來控制．
2． 5 穩定高爐各段爐體冷卻設備冷卻水量
7 號高爐采取開路式工業水循環冷卻模式，但經過幾年生產以后，設備逐步老化，冷卻水壓出現下降． 隨著高爐進入爐役后期，強調穩定控制各段爐體冷卻設備冷卻水量． 目前各段水量控制如表3．
3 結語
韶鋼7 號高爐進入爐役后期初級階段，設備老化、冷卻壁破損、爐況順行周期等給高爐爐況順行和長壽帶來不利影響． 為此7 號高爐采取了一系列應對措施，積極探索爐役后期高爐本體維護的操作制度．
1) 加強入爐原燃料管理，盡量消除原燃料質量下降帶來的不利影響; 通過上下部調劑、優化操業配置，獲得了合理穩定的煤氣流分布，達到合理的操作爐型．
2) 采取對漏水冷卻壁的穿管技術來盡可能維持冷卻壁原有的冷卻強度，減緩高爐冷卻壁的燒損速度．
3) 加強爐身爐缸長壽維護，通過爐缸殘厚管理模式，建立爐缸監控維護制度，保證了爐缸溫度的安全受控，為爐役后期的穩定順行提供了保障．