石橫特鋼1 080m3高爐延長(zhǎng)爐役壽命實(shí)踐

田朋，唐斌，馮戈

（山東石橫特鋼集團(tuán)有限公司，山東肥城271612）

經(jīng)驗(yàn)交流

石橫特鋼1 080m3高爐延長(zhǎng)爐役壽命實(shí)踐

田朋，唐斌，馮戈

（山東石橫特鋼集團(tuán)有限公司，山東肥城271612）

石橫特鋼煉鐵廠總結(jié)1 080m3高爐生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，通過增加死鐵層深度、更換爐腹銅質(zhì)冷卻壁、調(diào)整爐缸爐底耐材結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)鐵口維護(hù)等8項(xiàng)措施，高爐爐役壽命得到顯著延長(zhǎng)。

高爐；爐役壽命；爐型；爐體維護(hù)

1 前言

石橫3#1 080m3高爐自2007年開爐至今已大修兩次。第1代爐役壽命2.5 a，爐腹鑄鋼冷卻壁破損嚴(yán)重，無法快速形成保護(hù)渣皮，頻繁出現(xiàn)爐皮發(fā)紅、燒穿等情況；第2代爐役壽命1.8 a，二三段冷卻壁之間環(huán)碳侵蝕嚴(yán)重，最薄處的厚度僅為70mm。而1#1 080m3高爐第一代爐役壽命僅11個(gè)月，主要因鐵口下方、二三段冷卻壁之間環(huán)碳侵蝕嚴(yán)重，最薄處厚度80mm。經(jīng)總結(jié)得出，爐腹冷卻壁和爐缸環(huán)碳使用壽命成為制約1 080m3高爐壽命的短板。因此，石橫煉鐵廠吸取之前經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，從選擇高質(zhì)量碳磚入手，嚴(yán)格把關(guān)砌筑質(zhì)量，增加死鐵層深度和爐缸側(cè)壁測(cè)溫點(diǎn)，爐腹更換銅質(zhì)冷卻壁，同時(shí)嚴(yán)格控制Pb、Zn等有害元素入爐量，優(yōu)化高爐日常操作及生產(chǎn)管理，延長(zhǎng)1 080m3高爐一代爐役壽命。

2 延長(zhǎng)高爐壽命的措施

石橫特鋼兩座1 080m3高爐采取五段式結(jié)構(gòu)，設(shè)2個(gè)出鐵口，20個(gè)風(fēng)口，風(fēng)口斜度4°，長(zhǎng)度470mm，鐵口上方小套直徑115mm，其他為120mm。兩座1 080m3高爐爐型設(shè)計(jì)、耐材使用、冷卻制度、原燃料條件均相同，以3#1 080m3高爐為例探討延長(zhǎng)高爐壽命方法。

2.1 增加死鐵層深度

高爐在第2次大修時(shí)修改3、4層爐底碳磚尺寸，死鐵層深度增加150mm，同時(shí)將上層陶瓷杯墊由豎砌改為橫砌，增加死鐵層深度100mm，死鐵層深度由原來設(shè)計(jì)的l 450mm增加至1 700mm。死鐵層深度的增加，不僅有利于保護(hù)爐底碳磚，而且能夠減小鐵水環(huán)流對(duì)爐缸側(cè)壁的沖刷力度，降低渣鐵對(duì)爐缸側(cè)壁的侵蝕速度，提高高爐一代爐役壽命。

2.2 更換爐腹部位銅質(zhì)冷卻壁

爐腹是軟熔帶形成區(qū)域，工作條件惡劣，主要靠渣皮保護(hù)冷卻壁，該部位正常工作的關(guān)鍵是渣皮穩(wěn)定。高爐第1代爐役時(shí)，爐腹部位采用鑄鋼冷卻壁，鑄鋼冷卻壁導(dǎo)熱系數(shù)較低，形成新渣皮一般在2 h左右，結(jié)渣皮時(shí)間長(zhǎng)，造成此部位冷卻壁大量破損，嚴(yán)重影響高爐安全生產(chǎn)。2010年大修時(shí)，為解決爐腹冷卻壁破損嚴(yán)重問題，將爐腹、爐腰及爐身下部的鑄鋼冷卻壁更換為銅質(zhì)冷卻壁。銅質(zhì)冷卻壁結(jié)新渣皮只需15～20min，速度快，冷卻強(qiáng)度高，保護(hù)冷卻壁效果較好，也有利于高爐穩(wěn)定順行。

2.3 調(diào)整爐缸、爐底耐材結(jié)構(gòu)

高爐第1代爐役時(shí)所用普通碳磚熱導(dǎo)率低，為5～8 W/（m·K）。目前全部采用碳磚和中鋼陶瓷杯復(fù)合磚，其中超微孔碳磚熱導(dǎo)率為20 W/（m·K），有效降低爐缸環(huán)碳溫度，并且在大塊碳磚結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上在爐缸內(nèi)部砌筑兩層陶瓷質(zhì)材料，此結(jié)構(gòu)是利用陶瓷質(zhì)材料的低導(dǎo)熱性能，將1 150℃鐵水凝固線及800～870℃化學(xué)侵蝕線盡可能靠近爐缸中心，以防止大塊碳磚的環(huán)裂，提高爐缸環(huán)碳使用壽命。

2.4 加強(qiáng)鐵口維護(hù)

鐵口的布置方式影響高爐的渣鐵排放，而高爐能否及時(shí)排凈渣鐵又會(huì)影響高爐的穩(wěn)定順行和指標(biāo)優(yōu)化，進(jìn)一步影響一代高爐壽命。高爐設(shè)2個(gè)矩形出鐵場(chǎng)，對(duì)稱布置，兩鐵口夾角175°，利于出凈渣鐵，避免局部方向煤氣流過分發(fā)展。爐前操作中鐵口維護(hù)是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，及時(shí)出凈渣鐵，穩(wěn)定鐵口角度，保證鐵口深度合格率90%以上，在鐵口附近形成合理的泥包，能夠降低渣鐵混合物對(duì)鐵口區(qū)域耐材的侵蝕速度，提高耐材使用壽命［1］。

2.5 合理設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)

高爐本體采用軟水密閉循環(huán)的冷卻方式，風(fēng)口大、中套，1～13段冷卻壁、爐底、熱風(fēng)爐均采用軟水閉路循環(huán)冷卻，合成1個(gè)系統(tǒng)。風(fēng)口小套采用高壓工業(yè)水冷卻，14、15段冷卻壁和爐喉鋼磚為常壓水冷卻。根據(jù)自身冶煉強(qiáng)度，制定1 080m3高爐軟水控制標(biāo)準(zhǔn)，水量控制在3 700～3 800m3/h，水壓700 kPa左右，F(xiàn)e離子含量≤1mg/L，pH值控制在9.5～10，軟水入口溫度39±1℃，確保冷卻強(qiáng)度滿足高爐生產(chǎn)要求。

2.6 加大砌筑施工監(jiān)理力度

施工質(zhì)量差，碳磚間縫隙大、泥漿不飽滿，易被鐵水侵蝕和滲鐵、滲鉛，高爐易發(fā)生爐缸側(cè)壁溫度高、爐體泄露煤氣嚴(yán)重、爐底溫度升高等問題，這是引起爐體損壞的主要原因。高爐砌筑時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行砌筑控制標(biāo)準(zhǔn)，爐底大碳磚水平縫≤1.5mm，垂直縫≤1.0mm，爐缸環(huán)碳水平、垂直縫≤1.0mm，低水泥剛玉搗打料壓縮率≥45%，碳素冷搗料壓縮率≥60%。

2.7 嚴(yán)格把關(guān)原燃料質(zhì)量

加強(qiáng)高爐原燃料質(zhì)量管理和提高生產(chǎn)操作水平。隨著經(jīng)濟(jì)料入爐量增加的同時(shí)，大量堿金屬及鉛被帶入高爐，有害元素含量過高不僅影響高爐順行，還會(huì)導(dǎo)致爐身下部、爐腰及爐腹部位熱負(fù)荷不穩(wěn)定，使這些部位容易粘結(jié)或脫落甚至結(jié)瘤［2］。在日常高爐生產(chǎn)中，穩(wěn)定爐況順行水平，避免出現(xiàn)高爐爐況失常狀態(tài)，同時(shí)密切注意除塵灰中堿金屬含量及休風(fēng)時(shí)風(fēng)口是否有堿金屬流出，及時(shí)調(diào)整操作方針，降低堿度提高爐溫，改善爐渣流動(dòng)性，增加堿金屬帶出量，降低經(jīng)濟(jì)料入爐量，避免因堿金屬和鉛在高爐循環(huán)富集影響。另外，為延長(zhǎng)高爐壽命，改變了經(jīng)常用螢石、錳礦洗爐的習(xí)慣。重視高爐灌漿、噴涂造襯工作，制定了維護(hù)原則，通過用高壓灌漿料和不定型耐火材料對(duì)高爐各部位侵蝕嚴(yán)重的地方進(jìn)行修補(bǔ)，起到修復(fù)磚襯的作用，從而延長(zhǎng)了爐襯使用壽命。

2.8 完善高爐監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)

密切觀測(cè)爐缸、爐體冷卻設(shè)備數(shù)據(jù)顯示，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)高爐在生產(chǎn)過程中存在的問題，從而調(diào)整操作方針并做出針對(duì)性處理措施。3#1 080m3高爐大修期間在原來爐缸測(cè)溫點(diǎn)的基礎(chǔ)上，增加120支熱電偶，同時(shí)在同一支熱電偶不同深度增加測(cè)溫點(diǎn)，每天做好記錄，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。2013年高爐采用了模擬爐缸內(nèi)襯侵蝕監(jiān)控系統(tǒng)，完善了高爐爐缸內(nèi)襯侵蝕分析的理論技術(shù)，為高爐調(diào)整操作制度和大修時(shí)間提供了可靠的技術(shù)保障。

3 應(yīng)用效果

石橫特鋼兩座1 080m3高爐目前在高冶強(qiáng)的情況下，銅質(zhì)冷卻壁至今未破損，爐底1、2層碳磚中心溫度214℃，較上一代爐役同期相比低104℃，二三段冷卻壁之間環(huán)碳平均溫度150℃（熱電偶插入深度180mm），較上一代爐役同期相比低78℃，預(yù)計(jì)2座1 080m3高爐一代爐役壽命可達(dá)6 a以上。高爐爐役壽命延長(zhǎng)后不僅提高了單位爐容產(chǎn)量，而且有利于改善生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

［1］金覺生，朱仁良.寶鋼高爐長(zhǎng)壽命實(shí)踐［C］//中國金屬學(xué)會(huì).中國鋼鐵年會(huì)論文集.2卷.北京：冶金工業(yè)出版社，2005：320-322.

［2］宋木森.武鋼5號(hào)高爐爐體破損調(diào)查研究［J］.煉鐵，2008，23（5）：8-9.

TG57

B

1004-4620（2014）02-0073-02

2014-01-22

田朋，男，1984年生，2009年畢業(yè)于內(nèi)蒙古科技大學(xué)冶金工程專業(yè)。現(xiàn)為山東石橫特鋼集團(tuán)有限公司煉鐵廠助理工程師，從事高爐生產(chǎn)工藝技術(shù)工作。