吳示宇，張興鋒，彭 鵬，沈愛華，聶長(zhǎng)果

( 馬鋼股份公司煉鐵總廠 安徽馬鞍山 243002)

摘 要: 處于爐役末期的馬鋼 1#高爐，通過加強(qiáng)原燃料的管理，加強(qiáng)爐體監(jiān)控，量化鈦元素的沉積量，嚴(yán)格控制鐵口狀態(tài)等多種手段，在爐缸炭磚遭到嚴(yán)重侵蝕的條件下，實(shí)現(xiàn)爐役末期的安全生產(chǎn)，充分挖掘高爐的邊際價(jià)值。針對(duì)爐役末期爐缸的狀況展開分析，鈦元素的使用量要與高爐的產(chǎn)量相匹配，堵風(fēng)口操作的同時(shí)要兼顧爐缸活躍性的變化。

關(guān)鍵詞: 爐缸；炭磚；高爐； 維護(hù)

1  爐缸爐底結(jié)構(gòu)

1． 1 冷卻結(jié)構(gòu)

1 號(hào)高爐第二代采用工業(yè)凈水開爐循環(huán)方式冷卻，爐缸爐底使用 5 層光面鑄鐵冷卻壁，鐵口位于第 3 層，風(fēng)口位于第 5 層，易發(fā)生象腳狀侵蝕的爐缸爐底交界處位于第 2 層。采用常壓供水，供水壓力 0． 5 Mpa，單塊冷卻壁熱面水流量 15 m³/h －16 m³/h，冷面水流量 13 m³/h － 14 m³/h。每層的供水總流量約為 900 m3/h。在爐役末期，對(duì)位于鐵口下方的第 2 層部分冷卻壁改為高壓供水，供水壓力 1． 6 Mpa。^［1］ 

1． 2 內(nèi)襯結(jié)構(gòu)

爐底滿砌 4 層炭磚，其中，第 1 層為國(guó)產(chǎn)石墨炭磚，第 2 層、第 3 層為國(guó)產(chǎn)微孔炭磚，第 4 層為進(jìn)口超微孔炭磚。5 － 15 層為環(huán)砌大炭磚，其中 5 －11 為進(jìn)口超微孔炭磚，12 － 15 層為國(guó)產(chǎn)微孔炭磚。

爐底鋪設(shè)兩層陶瓷杯墊，每層厚 400 mm。環(huán)砌炭磚熱面設(shè)陶瓷杯壁，鐵口區(qū)陶瓷杯壁作加厚處理。

風(fēng)口區(qū)使用剛玉質(zhì)的大塊組合磚，設(shè)置膨脹墊、銅皮、緩沖泥漿等。

2 爐缸維護(hù)的措施

2． 1 堿金屬的管控

爐役末期的高爐，陶瓷杯侵蝕殆盡，炭磚熱面直接與渣鐵接觸，堿金屬對(duì)炭磚的破壞作用表現(xiàn)得更加明顯，炭磚內(nèi)部熱應(yīng)力加大，產(chǎn)生微裂紋，堿金屬蒸汽滲入其中，與炭磚的灰分發(fā)生反應(yīng)，體積膨脹，加劇炭磚裂紋的擴(kuò)展; 與 CO 發(fā)生反應(yīng)，形成石墨沉積，造成炭磚異常膨脹，出現(xiàn)環(huán)裂。^［2］另外，堿金屬會(huì)促進(jìn)焦炭的溶損反應(yīng)，破壞焦炭的性能，惡化中心料柱的透氣透液性，也不利于高爐爐缸的維護(hù)。1# 高爐通過對(duì)入爐原料的管控，將堿金屬控制 在 4kg /tFe 以下，為高爐爐缸維護(hù)起到了積極的作用。

2． 2 原燃料的管理

將濕焦的配比從 28% 降低到 25% ，每天對(duì)槽 下的濕焦要進(jìn)行 6 次取樣，檢測(cè)水分，發(fā)現(xiàn)水分異常的，及時(shí)通報(bào)，并采取補(bǔ)水焦的措施。將位于料尾的 5B 焦倉(cāng)的篩網(wǎng)更換為 28 mm 的大篩網(wǎng)，提高中心焦的粒級(jí)，改善中心料柱的透氣性。

維持穩(wěn)定合理的爐料結(jié)構(gòu)，確保燒結(jié)礦的質(zhì)量，要求燒結(jié)礦的含粉≤5% ，粉燒比≤150 kg /t。使用高鈦球團(tuán)礦期間，降低自產(chǎn)球團(tuán)礦比例，整體球團(tuán)礦的比例控制在 20% － 23% 。

2． 3 工藝制度的調(diào)整

爐役末期高爐的維護(hù)仍要以爐況的穩(wěn)定順行為中心，保持穩(wěn)定充沛的爐缸熱量、合適的送風(fēng)制度與裝料制度。在生產(chǎn)過程中有效管控鼓風(fēng)動(dòng)能、理論燃燒溫度，嚴(yán)格管控生鐵含［Si］和鐵水溫度。

降低冶強(qiáng)是最有效的護(hù)爐手段之一，當(dāng)鐵口區(qū)下方冷卻壁水溫差持續(xù)上升時(shí)，要采取休風(fēng)堵風(fēng)口，休止鐵口的措施，減少鐵水的沖刷，以此達(dá)到控制此方向水溫差上行的趨勢(shì)。在降低冶強(qiáng)的同時(shí)要通過調(diào)整風(fēng)口面積調(diào)整頂壓等多種手段，將實(shí)際風(fēng)速與風(fēng)口動(dòng)能維持在合理的水平，將高爐的中心吹透。^［3］ 

1# 高爐將生鐵含［Si］控制在 0． 5% － 0． 6% 的 水平，生鐵含［Ti］控制在 0． 13% － 0． 15% 的水平，兼顧護(hù)爐的效果與鐵水流動(dòng)性兩個(gè)方面。鐵水溫度保持砸 1490℃ 以上，讓鐵水中溶解更多的碳元素，減少鐵水對(duì)炭磚的溶蝕作用。

2． 4 提升鈦負(fù)荷

1# 高爐在 2017 年 7 月份開始配用高鈦球團(tuán)礦，提升鈦負(fù)荷護(hù)爐，此舉可以促進(jìn)爐內(nèi)高熔點(diǎn)物質(zhì)的形成，并在爐缸的薄弱區(qū)域凝結(jié)，起到保護(hù)炭磚的作用，但同時(shí)，若是不恰當(dāng)?shù)厥褂免伒V，則會(huì)降低渣鐵流動(dòng)性，惡化爐況，造成風(fēng)口小套頻繁燒損，高爐邊緣堆積等問題的發(fā)生。

對(duì) 1#高爐使用鈦礦護(hù)爐期間的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸分析，發(fā)現(xiàn)鈦負(fù)荷的調(diào)整要隨著日跑礦量的提升而提升，隨著日跑礦的量的下降而下降( 表 2) 。

2． 5 加強(qiáng)鐵口維護(hù)

1#高爐在爐役末期選用優(yōu)質(zhì)的炮泥，保證鐵口泥包的強(qiáng)度，控制鐵口深度在 3． 1 m － 3． 3 m 之間。

過深的鐵口會(huì)喪失強(qiáng)度，并會(huì)加強(qiáng)鐵口區(qū)下方的沖刷。過淺的鐵口又會(huì)讓鐵口區(qū)失去保護(hù)。嚴(yán)格控制出鐵時(shí)間，經(jīng)過摸索，合理的出鐵時(shí)間是 2 h － 2．5 h，要求爐前以此出鐵時(shí)間為目標(biāo)，根據(jù)爐內(nèi)鐵量，調(diào)整鉆桿直徑，合理控制出鐵流速，確保在目標(biāo)時(shí)間內(nèi)來風(fēng)。杜絕跑泥，減少未來風(fēng)堵口的次數(shù)，堵口后，泥炮的保壓壓力保持在 24 MPa － 25 MPa，并維持 20 min 后退炮。

3 爐缸維護(hù)的效果

1# 高爐的炭磚遭到了比較嚴(yán)重的侵蝕，最薄處的殘余炭磚僅 200 mm，通過多種爐缸維護(hù)手段相結(jié)合，保證了爐缸的安全，推遲大修時(shí)間 3 個(gè)月，累計(jì)多生產(chǎn)生鐵 48 萬(wàn) t，創(chuàng)造了巨大的邊際價(jià)值。

1# 鐵口方向爐缸底部象腳區(qū)域沉積了 40 mm－ 50 mm 厚的紫銅色物質(zhì)，與凝固的鐵塊混合在一起，質(zhì)地比較堅(jiān)硬。該 物 質(zhì) 中 Ti 元 素 含 量 高 達(dá)42． 14% ，C 元素含量 14． 14% ，N 元素含量5． 17% ，說明 TiC 和 TiN 在 1#高爐爐底發(fā)生了沉積，起到了一定的護(hù)爐作用。

但是 1# 高爐仍不可避免地出現(xiàn)了一定程度的爐缸邊緣堆積的問題。放殘鐵后料面沉降高度約0． 59 m。放殘鐵后，入爐測(cè)量死料柱尺寸: 母線長(zhǎng) 3． 5 m、底部直徑 6． 1 m。用幾何上的相似原理推算生產(chǎn)狀態(tài)下死料柱的體積為 41 m³。死料柱并非位于爐缸的幾何中心，而是整體偏向于 16# － 24# 風(fēng)口方向，正好與凝鐵層的厚度相對(duì)應(yīng)，16# － 24# 風(fēng)口下的凝鐵層明顯比其它區(qū)域厚。造成爐缸的邊緣堆積和死料柱的偏移跟長(zhǎng)時(shí)間的堵風(fēng)口操作有很大關(guān)系，在爐役末期，要避免長(zhǎng)時(shí)間地偏堵某個(gè)方向的風(fēng)口，通過縮小風(fēng)口直徑的方法來縮小進(jìn)風(fēng)面積更為妥當(dāng)。

4 結(jié)語(yǔ)

在護(hù)爐的同時(shí)，應(yīng)充分維持煤氣流的合理發(fā)展，保證爐缸中心的活躍度，減少鐵水環(huán)流對(duì)炭磚或者凝鐵層的沖刷、溶蝕。

鈦礦的使用要合理，不能在產(chǎn)量提升階段停用鈦礦，相反，應(yīng)該隨著產(chǎn)量的提升而適當(dāng)提升鈦負(fù)荷。

護(hù)爐期間，采用長(zhǎng)期偏堵風(fēng)口的措施時(shí)，要避免爐缸的邊緣堆積，可以采用定期調(diào)整被堵風(fēng)口的方向或縮小風(fēng)口直徑的方法來縮小進(jìn)風(fēng)面積。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］ 汪保平，王茂華，等． 國(guó)內(nèi)大型高爐基本狀況［M］． 長(zhǎng)春: 時(shí)代出版社，2006

［2］ 張福明，程樹森． 現(xiàn)代高爐長(zhǎng)壽技術(shù)［M］． 北京: 冶金工業(yè)出版社，2012

［3］ 張興鋒，吳示宇． 高爐體檢制度在馬鋼 1#高爐上的應(yīng)用［J］． 安徽冶金科技職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，26( 增刊)