西昌新鋼業2#高爐長期爐況失常的原因分析及處理措施

譚顯科 段如禮

(攀鋼集團西昌新鋼業煉鐵廠，四川 西昌 615012)

1 前言

新鋼業煉鐵廠擁有兩座高爐。兩座高爐有效容積均為420m3，其配置基本相同。兩座高爐均采用串罐式無料鐘爐頂、實行槽下篩分，爐渣處理采用水沖渣新工藝。每座高爐配有3座頂燃式球式熱風爐和干法布袋除塵(七個布袋箱體);高爐有14個風口、一個鐵口、兩個噴吹口和一個渣口。爐喉采用兩段式爐喉鋼磚，下半段為水冷鋼磚(后因漏水，斷水操作)，爐喉直徑為4.2米，高為1.8米，爐身下部到爐腰采用水冷模塊，爐喉鋼磚下沿(標高24.2米)到水冷模塊上沿(標高21.45米)采用普通粘土磚砌筑。爐腹爐缸爐底采用GL－65高鋁磚砌筑(風渣鐵口區域采用復合棕剛玉組合磚)，高爐開爐后長期冶煉釩鈦磁鐵礦，渣中二氧化鈦長期維持在20%左右。

2 事故經過

2011年12月因西昌電力公司大網故障限電，鑒于2#高爐從2003年10月投產已有一代爐齡，爐腹及爐缸耐火磚侵蝕嚴重，特別是鐵口組合磚基本侵蝕完的實際情況下，公司決定在2011年12月14日對2號高爐停爐進行大修。大修前的技經指標如表一。

表一 大修前技經指標

2012年1月31日14:10點火開爐，2月4日平均風量加至1071Nm3/min，2月8日，風量1188Nm3/min，熱壓201Kpa。2月9日中班懸料，逐漸采取疏邊料制;通過上下部調劑，風量最高加至1139Nm3/min，熱壓189Kpa。3月6日，因風量，產量上不去，空料線觀察爐型，發現爐腹，耐材完整，爐腰，爐身中下部噴涂料脫落見大模塊水管。2012年3月8日，進行第二次噴涂。此次噴涂共用料59t，其中高溫料40t，上部普通料19t。2012年3月10日重新點火開爐，但爐況仍未見好轉，高爐仍然表現為加不上風，風量更低，熱風壓力更低，產量更低，高爐順行狀況更差。經過認真分析討論認為是經過大修和二次噴涂后爐身上部嚴重變小，造成爐型不規則，爐身上部煤氣流速變快引起爐況失常。2012年4月5日，決定停爐處理爐內粘結物和修理爐型，4月12日高爐重新點火開爐，高爐順行變好。

3 原因分析

3.1 大修后爐型未按圖紙恢復

鐵廠向公司申報大修內容為:①高爐所有磚襯更換(包括爐底、爐缸、爐腹、爐腰、爐身)，采用碳磚爐底、風渣口、鐵口組合磚更換;②爐喉鋼磚全部更換;③所有冷卻壁，水冷模塊更換。但在具體實施中對爐底、爐缸、爐腹、爐腰進行了砌筑、，對變型嚴重的爐喉鋼磚未進行處理和更換，爐身上部砌筑部分改為噴涂。

3.1.1 大修開爐后技經指標

表三 大修開爐后的技經指標

3.1.2 爐喉鋼磚向內嚴重變形，誘導造成上部噴補過厚。大修噴涂后，沒有對上部爐型內部尺寸進行測量

大修對上部噴涂層沒有足夠的重視，噴補前，用高壓水槍沖洗爐墻及爐喉鋼磚。由于時間緊，未對爐墻進行專門清理，不清洗殘留磚襯而直接噴補會影響噴補造襯的壽命;上部噴補尺寸主要以爐喉鋼磚作為噴補基點進行目測噴補，而爐喉鋼磚向內嚴重變形，誘導造成上部噴補過厚。大修噴涂后，沒有對上部爐型內部尺寸進行測量。

3.2 二次噴涂加重了爐型不規則

因風量，產量上不去，爐腰，爐身中下部噴涂料脫落見大模塊水管?？紤]高爐爐型不規則，決定進行第二次噴涂修復爐型。二次噴涂采用大模塊冷卻水管間開孔加錨固釘固定噴涂層噴涂，二次噴涂共用料59t，其中高溫料40t，上部普通料19t。2012年1月30日空料線后，爐腰爐身中下部噴涂少部分脫落。在耐火磚與噴涂交接處，脫落最明顯，冷卻壁管暴露出來。

3.2.1 二次噴涂后的技經指標

表五 二次噴涂后的技經指標

3.2.2 二次噴涂給予大修后上部噴涂層脫落影響爐況，由于時間緊，二次噴涂直接在大修后噴涂層上直接噴涂，加重上部爐型不合理

由二次噴涂后實測上部爐型，可知，在噴涂后，由于爐喉的變形，由設計的4.2m變為4.0m，導致爐喉鋼磚下噴涂過厚且不符合爐喉煤氣流控制，實際延長爐喉高度2787mm，爐喉高度由1800mm向下延長高度為4550mm，如圖2。由于爐喉的增長，導致料面上部邊沿煤氣流過于集中，上部料面煤氣壓力增大，煤氣控制性變弱，影響布料和煤氣分布;爐喉增長后，爐料到達爐身中下部，邊沿料層變薄，增強邊沿煤氣流，上部料制調節作用變弱［1］。爐身上部噴涂層厚度是設計厚度的3.5倍，所形成的爐身角偏小，對下料有明顯影響，而爐身高度的縮短對煤氣利用也有影響。

圖2 二次噴涂后的爐喉及以下部爐型

二次噴涂后，高爐煤氣流可控性變差，爐頂煤氣邊緣氣流過分發展，且分布不均勻，采取降料線，改變上中下調節制度等沒有效果。由于爐況長期不順，爐況穩定性日益變差，突然懸料，頻繁崩料，高爐爐況極差。停爐后發現由于長期慢風，渣口側、爐腰、爐腹粘結較嚴重，爐身上部結有一圈鐵質瘤。

3.3 修復后的爐型

3.3.1 原因分析

新鋼業2號高爐自2003年10月投產以來至今已生產近8年，爐喉鋼磚已嚴重破損變形。由于高溫變形扭曲，鋼磚內表面開裂起翹，鋼磚起翹阻礙探尺錘正常工作。高爐鋼磚變形起翹使爐喉直徑變窄，導致高爐上部低溫帶噴涂過厚，高爐內型尺寸變小，竟而對煤氣流的分布影響很大，嚴重危及高爐生產。

3.3.2 此次修復爐型的內容

嚴格按照高爐設計尺寸修復，采用掉中心垂直線，每段修復后要實測高爐內徑。施工重點:由于爐喉變窄，高爐21.413m至24.2m處，用耐火磚砌筑，恢復設計尺寸。21.413m及以下人工清理內表面，要求內表面尺寸符合高爐設計內徑。修復后高爐內表面均勻、平整，效果很好。

2 #高爐爐型修復后，實測爐型較好，所測爐內尺寸較設計爐內尺寸半徑大約200mm。較科學的符合高爐操作爐型。

3.3.3 修復后技經指標

表六 爐型修復后的生產指標

爐喉是高爐爐料入爐和煤氣穿透料柱排升到高爐爐頂的區間，對爐料分布和煤氣在塊狀帶的第三次分布均有影響?，F代高爐爐喉直徑和爐喉高度對爐料分布控制意義重大，高爐焦批重量和礦批重量以及料線等上部調劑的主要參數都與爐喉直徑和爐喉高度相關。在高爐大噴煤條件下，確定合理的礦焦比以及中心及邊緣的焦炭層厚度，對于獲得理想的煤氣流發布、抑制邊緣沒氣流過分發展至關重要［2］。爐喉直徑過大造成爐喉徑向爐料發布控制難度增加，煤氣流的合理分布不易獲得;而爐喉直徑過小則會造成煤氣上升阻力增加、爐身角過小。爐喉高度滿足高爐料線的要求一般以1.5～2.5m為宜，爐喉高度過高對高爐冶煉并無積極意義。

3 經驗與教訓

3.1 高爐噴涂要十分慎重，噴涂要防止噴涂料大面積脫落而影響爐況。

3.2 高度重視高爐爐型，特別是上部低溫帶爐型，不可貪多，合理即可。

3.3 大修高爐，要重視高爐內型尺寸，考慮好局部和整體尺寸的科學合理性。

3.4 發現爐況應及時做出相應調整，找出爐況失常的根源。

3.5 實現高爐的設計爐型，操作爐型和合理爐型的統一，有利高爐生產和長壽。

［1］Takanobu，INADA，高爐內型對爐內狀態的影響，鞍鋼技術，2004，3(1):49－55

［2］林成城，項鐘庸，第七屆中國鋼鐵年會論文集，北京，冶金工業出版社，1998，p443－447