王玉會，羅 力，陶著欽，張宗亭，陳紅升

（日照鋼鐵控股集團有限公司，山東276806）

[摘 要] 日鋼 15 號高爐“象腳區(qū)”爐缸碳磚溫度于 2016 年 5 月異常升高，12 月 2 日最高達到 894℃，該區(qū)域爐缸耐材侵蝕嚴重，已威脅到高爐的安全生產(chǎn)。本文結(jié)合 15 號高爐實際生產(chǎn)狀況，分析了“象腳區(qū)”爐缸侵蝕嚴重的原因，并真對爐缸侵蝕初期和惡化期提出了護爐措施。通過采取降低冶煉強度、增強冷卻強度、縮小并加長風口、發(fā)展邊緣氣流等一系列措施，遏制住了“象腳區(qū)”碳磚溫度升高趨勢，之后通過創(chuàng)新性的消耗海砂球團護爐，實現(xiàn)了 15 號高爐連續(xù)、高效生產(chǎn)，取得了較好的經(jīng)濟效益。

[關鍵詞] 象腳區(qū)；爐缸侵蝕；護爐；海砂球團

0 引言

日照鋼鐵控股集團有限公司 （后稱日鋼）15 號高爐大修后于 2014 年 3 月 30 日點火開爐，該高爐是日鋼探索經(jīng)濟爐型的重要實踐項目。相比同期非經(jīng)濟爐型高爐，15 號高爐的燃料比要低 10～15kg/t。 但 2016 年 5 月 15 日計劃檢修后一周時間，15 號高爐標高 7.794m“象腳區(qū)”西南方向內(nèi)側(cè)熱電偶溫度由 502℃劇烈上升至 624℃，經(jīng)采用初步護爐措施，在經(jīng)歷了 3 個月穩(wěn)定期后，該部位溫度又持續(xù)上升，12 月 2 日達到 894℃。因此，15 號高爐要想長期安全穩(wěn)定運行，就需要改進現(xiàn)行操作制度并采取更加有效和長期的護爐措施。

本文介紹了 15 號高爐“象腳區(qū)”爐缸溫度上升前的生產(chǎn)指標狀況，依此推斷出了“象腳區(qū)”爐缸侵蝕嚴重的原因，并在初期護爐措施的基礎上制定了爐缸溫度惡化期的護爐措施，在控制住溫度上張趨勢后，提出了 15 號高爐長期安全穩(wěn)定運行的護爐措施。

1 爐缸“象腳區(qū)”侵蝕異常分析

日鋼 15 號高爐爐缸區(qū)縱向共計設置 8 層熱電 偶，其中滿鋪碳磚設置 3 層熱電偶，環(huán)碳設置 5 層熱電偶，縱向熱電偶詳細布局見圖 1。標高 7.794m 熱電偶位于第 6、7 層碳磚中間，與陶瓷杯頂面平齊，詳細平面布局見圖 2。

2016 年 5 月，日鋼 15 號高爐“象腳區(qū)”碳磚溫度異常升高，其中 TE2102 方位熱電偶溫度上升明顯，溫度由 502℃劇烈上升至 624℃，12 月最高達到894℃，這表明“象腳區(qū)”爐缸耐材侵蝕嚴重。日鋼 15 號高爐開爐以來至 2016 年 5 月份主要經(jīng)濟技術指標如表 1 所示。由表 1 可以看到，“象腳區(qū)”侵蝕異常前高爐最大操作特點是連續(xù)四個月執(zhí)行低硅冶煉，月平均硅最低為 2016 年 2 月，僅為0.178。

2 爐缸侵蝕初期護爐概況

2.1 侵蝕初期護爐措施

由于“象腳區(qū)”碳磚測溫數(shù)據(jù)上升后整體趨于穩(wěn)定，初步認為本次“象腳區(qū)”溫度突然上升跟計劃檢修后局部耐材或渣鐵凝結(jié)殼突然脫落有一定關系。因此，護爐措施以縮小風口面積、控制冶煉強度為主，適當提高了鐵水[Si]含量，并將該區(qū)域二段 6、7、8 組冷卻壁由常壓雙聯(lián)改單聯(lián)冷卻，以強化該區(qū)域冷卻壁的冷卻強度，此期間沒有添加含鈦物料進行護爐。2016 年 1 月～9 月操作參數(shù)見表 2。溫度異常上升點位于 5#、6# 風口下，在風口調(diào)整上，將 4～7# 風口長度由 360mm 調(diào)整到 400mm，具體調(diào)整見表 3。

2.2 初期護爐控制效果

TE2102A/B 熱電偶測溫在 5 月 27 日達到最高點 467℃/648℃后，開始逐步下行，2016 年 9 月以前整體穩(wěn)定。該階段 TE2102 內(nèi)外環(huán)熱電偶溫度由突然上升，至趨于穩(wěn)定，測溫數(shù)據(jù)變化見圖 3。該點對應區(qū)域冷卻壁熱流強度變化趨勢見表 4，整體熱流強度趨于穩(wěn)定。

2.3 初期護爐小結(jié)

從初期護爐來看，通過降低冶煉強度、縮小風口，遏制了碳磚溫度上升趨勢，整體實現(xiàn)穩(wěn)中有降。但是在市場行情較好，“象腳區(qū)”爐缸侵蝕受控情況 下，15 號高爐于 2016 年 7 月開始逐步提產(chǎn)。

3 爐缸侵蝕惡化期的強化護爐

3.1 爐缸侵蝕變化

隨著 15 號高爐冶煉強度的提高，西南側(cè)“象腳區(qū)”碳磚 TE2102B 點溫度在經(jīng)歷了 3 個月穩(wěn)中有降的穩(wěn)定期后，于 2016 年 9 月 29 日開始反彈，持續(xù)上升到 2016 年 12 月 2 日的 894℃。TE2102AB 點溫度變化趨勢如圖 4 所示。該區(qū)域熱流強度也由 10月份平均 8176kcal/（m²·h）逐步上升到 11 月份平均 9394kcal/（m²· h），12 月 1 日達到 12609kcal/（m²·h）。

3.2 強化護爐措施

由于 TE2102 熱電偶測溫數(shù)據(jù)持續(xù)上升幅度較大，且熱電偶內(nèi)側(cè)插入深度僅 220mm，高爐采取多方面舉措，強化護爐。主要措施包括：

（1）繼續(xù)提高冷卻壁的冷卻強度，將該第二段6～8 組冷卻水改為高壓冷卻水。

（2）降低高爐冶煉強度，11 月利用系數(shù) 3.032t/ （m³·d），12 月利用系數(shù) 2.779t/（m³·d），對比 2016 年 9 月份分別降低 0.497t/（m³·d），0.750t/（m³·d）。

（3）堵風口，2016 年 11 月 29 日～12 月 7 日堵5# 風口，風口面積由 0.1877m² 調(diào)整為 0.1802 m²；2016 年 12 月 15 日休風 70 分鐘，加長 4#、5# 風口，并堵 6# 風口，風口面積調(diào)整為 0.1803m²。15 號高爐風口布局最終調(diào)整情況如表 5 所示。

（4）料制調(diào)整以發(fā)展邊緣為主。

（5）2016 年 12 月球團開始實驗配加海砂，初期平均配比約 8%，為高爐護爐提供含鈦球團，降低護爐成本。15# 高爐提高爐溫，海砂球團配比不低于10%，保障鐵水[Ti]含量不低于 0.100%。強化護爐期，日鋼 15 號高爐操作參數(shù)調(diào)整見表 6。經(jīng)過強化護爐，TE21202B 點熱電偶測溫迅速由 885℃降低到 550℃，TE21202A 點熱電偶由 505℃降低到 380℃。

4 海砂鈦球長期經(jīng)濟護爐

2016 年 12 月開始，球團配加海砂生產(chǎn)實現(xiàn)穩(wěn)定，并將球團中海砂配比逐步提高到 50%，保障了球團中 TiO₂ 含量充足。球團配加海砂后理化指標變差[1]，品位降低 4%、Al₂O₃ 上升 1.34%、抗壓強度降低551N/個，球團抗壓強度波動較大，最低僅 2600N/個，對高爐冶煉造成一定影響。海砂球團指標對比見表 7。

球團配加海砂后，爐料結(jié)構(gòu)調(diào)整及渣相控制情況見表 8。海砂球團配比由 8%逐步提高到 15%，入爐 TiO₂ 負荷由 4.14kg/t 提高到 12.73kg/t，達到了護爐基本需求^[2]。通過合理控制熱制度，保持鐵水[Ti]不低于 0.100%，實現(xiàn)了 15 號高爐的長期經(jīng)濟護爐。TE2102 熱電偶溫度安全受控，其變化趨勢見圖5，2017 年以來 15 號高爐經(jīng)濟技術指標及操作參數(shù)見表 9。

5 結(jié)語

本文對日鋼 15 號高爐“象腳區(qū)”爐缸碳磚溫度異常升高的現(xiàn)象進行了分析，對控制爐缸碳磚異常侵蝕的工藝措施進行了總結(jié)。通過實施一系列工藝技術措施，遏制住了“象腳區(qū)”碳磚溫度升高趨勢，最終通過配加海砂球團護爐，實現(xiàn)了 15 號高爐的安全、穩(wěn)定生產(chǎn)，并為今后處理類似高爐異常情況提供了經(jīng)驗借鑒。

（1）當測溫或熱流強度發(fā)生異常變化后，綜合采用控制冶煉強度、堵風口、強化冷卻、鈦礦護爐及發(fā)發(fā)展邊緣的措施可以有效的遏制爐缸繼續(xù)侵蝕。

（2）為實現(xiàn)爐役后期高爐安全運行，必須通過穩(wěn)定消耗含鈦爐料，維持鐵水[Ti]不低于 0.100%。

（3）球團配加不高于 50%的新西蘭海砂，其性能可以滿足中小高爐生產(chǎn)需求，有利于高爐實現(xiàn)經(jīng)濟護爐。

參考文獻

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