摘要：韶钢8号高炉在2009年10月16日开炉投产，设计有效容积为3200m3，至今已生产14年，处于炉役后期。主要介绍了韶钢3200m3高炉炉役后期炉缸炭砖和冷却壁的现状，并对高炉炉役后期操作实践进行了总结。针对冷却壁的的破损情况和炉缸炭砖侵蚀情况，通过采取强化操作管理、优化上下部调剂、改进冷却方式等多项措施，确保高炉生产安全、顺行、可控，并取得了良好的技术经济指标。
关键词：高炉；冷却壁破损;炉役后期；操作管理
引言
韶钢8号高炉在2009年10月16日开炉投产，至2019年9月，1号、3号铁口（共4个铁口）方向高温区铜冷却壁出现集中破损漏水现象，2020年12月25日停炉中修，集中更换烧损的冷却壁，同时对炉缸进行整体浇筑，对炉身进行喷涂，快速恢复炉型。于2021年2月7日开炉，并快速达产。2023年4月开始，S4段铸铁冷却壁出现破损漏水，破损区域持续往两边延伸，2023年12月发现高温区S3层铜冷却壁漏水，同时2号铁口、扒渣门区域侧壁温度上升明显，给高炉生产运行带来一定的安全风险。为了预防8号高炉炉役后期冷却壁出现破损后发生安全事故，采取多项措施，确保其生产安全、顺行、可控。
1
目前现状
1.1炉缸侵蚀情况
韶钢8号高炉于2009年开炉生产，已生产14年，2021年8号高炉进行中修，对炉底进行浇筑，炉底挖至3层碳砖，大部分FK测温点损坏，中修浇筑开炉生产3年，现在高炉炉缸浇筑料侵蚀较严重。2023年12月炉缸FK系统15扇区第9层T1593，插入深度250mm，温度上行快，最高560℃,目前趋势下行至450℃左右稳定；2024年2月开始，第9层T2193、T2293插入深度250mm，趋势上行，目前温度分别为460℃、520℃,残厚分别为820mm和571mm。铁口区域冷却壁水温差也上行较快，其中3、4号铁口水温差分别达0.55℃、0.45℃。炉缸侵蚀较为严重，对高炉生产运行带来一定的安全风险。
1.2冷却壁破损情况
韶钢8号高炉的炉腰、炉腹、炉身下部（B1—S3）共6层铜冷却壁，每层有48块或50块冷却壁组成；炉身中部以上有6层铸铁冷却壁，每块冷却壁有4条水道，采用密闭软水循环使用。目前冷却壁破损部位全部集中在炉身中部、铸铁第1层S4段（炉身中部）和铜冷却壁第6层S3段（炉身下部），具体冷却壁破损情况如表1所示。休风钻孔查勘S4层铸铁漏水冷却壁，整体来看该层铸铁冷却壁磨损严重，局部存在龟裂现象，铸铁冷却壁原始厚度160mm，平均磨损10~15mm，外部镶砖已磨损殆尽。综合来看S4段主要为炉料磨损，同时，在线使用时间较长，存在一定金属疲劳导致局部产生龟裂。
2
控制措施
2.1优化高炉冷却制度，延长冷却设备寿命
1）高炉扒渣门区域、铁口区域冷却壁改通高压水强化冷却；对S3、S4段安装微冷，直径65mm、长度240mm（微冷长度：炉皮45mm+捣打层40mm+冷却壁原始厚度160mm），其构造如图1所示。每4根为1组串联供水，强化局部冷却壁的保护，目前S3、S4分别安装了12、48条微冷；利用休风机会在S3、S4冷却壁层热面造衬，避免冷却壁管头烧穿的风险；对已安装的微冷进行定期灌浆、维护，延长微冷的使用寿命。现已新增2台高压水泵，对炉缸侧壁温度高的区域，改通高压水强化冷却。
2）保证高炉炉体冷却水水质，定期检查，对水质异常情况及时反馈，防止冷却壁水管结垢而降低冷却强度；2023年1月—2024年4月冷却壁软水平均浊度（NTU）为3，软水浊度趋势如图2所示；严禁对炉身、炉缸采取降水压、减水量操作。
3）每周对冷却壁进行一次全面漏水检查；加强日常漏水监控，主要通过冷却壁流量差、煤气中氢气含量、脱气罐补水周期等方式判断；对漏水冷却壁及安装微冷的区域定时测温，炉皮温度高于200℃时，在炉皮使用雾化喷水冷却；发现有冷却壁或微冷漏水时，通过改通高压水冷却、控制进水流量等方式暂时减小漏水对生产的影响，再利用休风机会对单块冷却壁水管进行查漏、拆分、穿管等。在高炉软水密闭循环系统中，最大程度地遏制冷却壁破损速率，这对炉型的稳定起到关键作用，同时也是保证高炉安全生产、延长高炉寿命中必不可少的重要手段，尤其是针对处于炉役后期的高炉。对异常部位冷却壁水温差、炉皮温度、送风管系温度要加强监控，并形成完整的记录台账。
4）根据生产实际情况，将炉缸炉皮温度控制在<80℃、炉身炉皮温度控制在＜150℃范围内，对炉缸侧壁温度高的区域加装红外成像摄像头，加强监控，必要时采取打冷风或外部打水冷却。
5）加强设备点检，对异常温度点、流量表进行校正，冷却壁漏水区域或炉皮温度偏高区域，增加监控摄像或炉皮贴片温度，结合高炉后期情况，增加对现场设备进行巡检的频次，保证长寿相关设备设施运行正常，如发现问题及时处理。
2.2加强高炉操作管理，确保炉况顺行
高炉长期稳定顺行可以有效减缓高炉内衬和冷却壁热应力破坏的程度，有助于形成稳定和合理的操作炉型；可以避免因崩、坐料对炉缸“象脚”部位造成强烈的铁水冲刷，有助于减小环壁碳块的侵蚀速度，延长炉缸寿命。
1）加强原燃料管理。目前虽在企业成本压力下高炉采用“经济炉料”，但应最大程度上为高炉提供相对稳定的原燃料，为高炉顺行创造较好的外部条件。同时加强槽下内部筛分的管理和监督，减少粉末入炉。炉役后期对原燃料要求更高，只有好的、稳定的原料条件才能保证高炉稳定顺行，延长高炉一代炉龄。
2）严肃高炉工艺纪律，每日制定操业方针并严格执行，落实三班的统一操作，减少炉况波动次数。针对班中出现的异常情况，工长必须如实记录或汇报，生产技术室每周对高炉操业执行情况进行工艺检查。高炉在出现炉况波动或长寿问题时必须及时汇报，同时相关管技业人员必须予以跟踪处理。因设备故障导致亏料时要及时减风，避免长时间亏料线作业；当高炉出现悬料时应赶至正常料线后方能处理。
3）合理的热制度及造渣制度。没有稳定的热制度和合理的造渣制度，容易使渣铁流动性变得不好，料柱透气透液性变差，导致风压升高，煤气流紊乱，使渣皮频繁脱落，炉温波动大，不但使炉缸热量急剧下降，还会使软熔带上下移动，损坏冷却壁。炉温及炉渣碱度的控制尤为重要。炉役后期，炉温按照中上限进行管控，铁水温度＞1515℃,w（S）≤0.02%，w（Si）≥0.3%，R2为1.23~1.30，杜绝出现低炉温情况，根据原材料变化及时调整炉渣碱度，确保生铁w（S）低于0.02%。防止冷却壁漏水增大时出现工艺事故，杜绝长时间低[Si]高[S]操作，当炉温偏离下限时必须采取有效提炉温措施。若发现冷却壁漏水，应首先关小进水量，如无法控水，应及时组织休风处理。休风或减风时，应对漏水冷却壁进行严格的控水和监控管理，避免大量水进入炉内，杜绝炉凉、炉缸冻结等工艺事故的发生。
4）加强铁口操作和管理，维护好铁口，提升铁口合格率、见渣率等重要指标，确保见渣率大于90%以上，避免炉内憋渣铁，认真核准炉缸储存的铁量，接近安全容铁量时，要及时减风、减氧控制渣铁生成量，铁口深度按3500~3800mm控制，杜绝浅铁口出铁，减少风量及炉温大幅度波动，稳定炉况。
2.3优化调整上部装料制度和下部送风制度
2.3.1上部装料制度优化
上部装料制度主要是控制炉缸初始煤气的分布状态，调整中心与边缘煤气的流速，使煤气流分布合理，维持炉况稳定顺行，保护冷却壁，延长高炉寿命。8号高炉于2021年中修更换破损冷却壁，对炉缸进行整体浇筑，中修开炉后，首先继续采用平台加漏斗的布料模式，焦炭布料增加1档，最内档角度改为26。，焦炭布料角度比矿石布料角度最外档大0.5。（或矿焦同角）的方式来稳定煤气流，矿石布在边缘，减缓炉墙边的煤气上升流速，使边缘气流控制更加稳定，减少冷却壁损坏。同时缩短布料宽度，将角度差缩至6。左右，增大边缘矿石角度差，基本上采用等角差布料，使边缘环带矿层变薄，中间环带矿层增厚，降低了边缘的矿焦比，增加了中间环带矿焦比，边缘环带透气性变好，边缘大部分煤气流沿着边缘环带上升，降低了炉墙边缘的煤气流速，也降低了炉墙边缘的煤气流量[1]，布料矩阵调整如表2所示。
焦炭平台宽度是确定合理料面形状的根本，合理的焦炭档位数形成合适的焦炭平台及合适的焦炭层厚度，既能保证炉料及软熔带的透气性，又能够形成恰当的布料漏斗，稳定中心气流，炉顶料面激光摄像图如图3所示。根据不同时期使用的原燃料条件变化，维持合适的中心焦角，从而维持合理的中心漏斗深度，进一步开放中心煤气流，使煤气流分布更加稳定、合理，有利于提高高炉抗波动的能力。
批重大小对稳定高炉煤气利用率起着决定性的作用。其次扩大矿石批重，能够促使矿石在高炉炉喉截面上分布趋于均匀，矿层加厚料柱界面效应减少，既有助于降低阻损、稳定上部块状带煤气流，还可提高煤气利用率并充分利用煤气显热有效降低燃料消耗[2]。8号高炉矿石批重由86t逐步加至92t，煤气流的稳定性得到了改善，同时有利于炉墙渣皮的稳定。
2.3.2下部送风制度优化调整
随着钢铁市场严峻形势，高炉被迫采用“经济炉料”冶炼，韶钢8号高炉自2021年中修以来入炉品位逐年呈现下降趋势，高炉渣量持续大幅度上升。炉况调剂难度日趋增大，调整风口布局，缩小风口进风面积，势在必行，同时也是护炉的需要，因此在冷却壁损坏严重的地方改用621mm长风口。风口长度调整后，对规整下部初始气流、抑制风口破损有较为明显效果。从2021年中修后，风口进风面积由0.4418m2逐步缩小至目前0.4166m2，适当缩小进风面积，保持风速在225~235m/s，鼓风动能95~110kJ/s，可在保持炉缸均匀的同时有效地增强炉缸中心气流，以提高风速，保持足够的鼓风动能，调整后炉墙热负荷趋于稳定，效果明显，高炉炉况稳定性增强。由于铁口区域侵蚀逐步加重，在4个铁口上方各将1个风口调整为120mm×581mm的小风口。利用高炉休风机会逐步调整进风面积，这些措施实施后，使初始煤气流分布更加合理，不仅有利于顺行，而且可以活跃炉缸，有利于炉缸初始煤气最大限度向中心渗透，也有利于提高炉缸死焦堆的透气透液性，稳定边缘气流和中心煤气流，稳定渣皮，使炉缸工作均匀活跃[3]，减少了冷却壁损坏。
3
实践结果
1）通过优化冷却制度、加强高炉操作管理、优化调整上部装料制度和下部送风制度等一系列护炉措施，炉缸侧壁温度下降，其中T2193由最高460℃下降至目前420℃;T2293由最高520℃下降至495℃。铁口水温差也得到了控制，3号铁口冷却壁水温差由最高0.52℃下降至0.39℃。炉缸侧壁温度T2193趋势如图4所示。高炉冷却壁损坏趋势及炉缸侵蚀状况得到控制，有效地保证了高炉的安全顺行。
2）同时8号高炉还取得了较好的技术指标，8号高炉2021年中修以来的生产指标如表3所示。
4
结论
通过优化调整高炉上部装料制度和下部送风制度、优化高炉冷却制度、加强高炉操作管理，确保炉况顺行等多项措施的实施，用实践证明了采取的各项护炉措施是科学有效的，同时为韶钢高炉炉役后期的生产总结了经验。
参考文献
[1]范广权.高炉炼铁操作[M].北京：冶金工业出版社，2010：98-99.
[2]张殿有.高炉冶炼操作技术：第2版[M].北京：冶金工业出版社，2010：60-61.
[3]李瑞峰.唐钢2号高炉炉役后期操作实践[J].炼铁，2014，33（3）：28-31.
内容来源：毛佳，丁时明，华皇，陈新峰（中南股份韶钢炼铁厂，广东韶关512023）
中国钢铁之家资源库
已有2万+成员入驻的钢铁专业人才库
定期发布行业技术、装备、采购招标、人才招聘
现招募会员(开通阅览人才资料及电话的权限)
1000元/人/年，欢迎加入寻找发展机遇！
免费扫码加入我们！
钢铁之家简介
钢铁之家隶属于北京立华钢联科技有限公司，公司成立于2009年，拥有全资子公司钢铁之家河北冶金科技有限公司，我们是一家国内权威的钢铁行业专业技术服务机构，集网站、期刊、会议、培训等服务为一体，自成立以来十年期间成功举办了80多场焦化、烧结、炼铁、炼钢、轧钢、低碳环保、智能制造等涉及钢铁生产各个工序的技术交流及专业培训，受到各大钢铁公司及相关单位的高度认可和一致好评。并与各省金属学会、钢铁工业协会、北京科技大学、东北大学、武汉科技大学、安徽工业大学、中南大学、燕山大学、及各大钢铁研究院所有诸多合作，为国内多家钢厂生产线提供有效的技术解决方案，致力服务于我国钢铁工业的技术进步。
在立足钢铁行业技术、资讯科技综合服务基础上，全面打造“品牌”理念和“创新”服务体系，专注钢铁产业链纵各环节的关键资源整合和助推企业的经营管理服务，为钢铁产业链的健康优化提供最有价值的贡献。
