八鋼2500m 3高爐爐缸側壁溫度異常的處理

鄒慶峰，李濤

（寶鋼集團八鋼公司煉鐵分公司）

1 前言

八鋼2500m3A/B高爐分別于2008年3月和2009年3月開爐，2013年3月到6月，兩座高爐相同部位2＃和3＃鐵口中間0度方向標高8200mm的測點區域均出現超過400度的現象，從局部侵蝕計算分析，有加劇的跡象。

對現場調查分析發現，對應區域的風口中套存在上翹現象，16＃風口小套漏水和碳磚反應后溫度也上升，均存在影響因素。在采取了更換中套調整風口角度及對壓漿區域局部產生的煤氣縫隙壓漿處理后，局部升溫速度下降10°，隨后繼續上升，但未得到徹底改善。在分析爐缸侵蝕中發現，相關的現象和爐缸工作狀態定期發生變化有關，通過采取活躍爐缸的措施，并對風口送風參數和爐前作業參數進行調整，局部侵蝕得到緩解，局部溫度逐步下降至正常范圍。

2 A/B高爐爐缸侵蝕原因分析

八鋼B高爐 (標高9.2m)2#～3#鐵口中間1265#1266#側壁殘厚推移如圖1所示。

圖1 八鋼B高爐（標高9.2m）3m鐵口右側1265#1266#側壁殘厚推移圖

A/B高爐2#和3#鐵口之間應處于爐缸最為活躍的區域，兩鐵口間夾角72°，即使2#和3#鐵口休止一個鐵口進行鐵溝制作，處于中間區域的0°方向爐缸區域應為最活躍區域。此區域溫度的上升，主要原因為局部環流增加導致傳熱增加、爐缸側壁粘結物脫落導致的。也有存在煤氣通道導致熱量無法導出的現象。風口中套受機械應力的作用上翹，也導致局部活躍程度受到影響，風口小套的破損漏水對溫度的上升也有直接的影響。

2.1 風口中套上翹對爐缸側溫度的影響

高爐風口回旋區是高爐穩定操作重要的反應區。風口回旋區的形狀對高爐下部氣流、爐缸活躍程度及爐料下降影響很大。此外，高爐生產所需化學能和熱能主要來源于燃料在風口回旋區燃燒產生的煤氣。風口回旋區的尺寸大小將直接影響高爐下部煤氣的分布、上部爐料的均衡下降以及整個高爐內的傳熱傳質過程。

風口有一定的傾角，并且鼓風動能充足，風口回旋區下部的透氣透液性才會改善，爐缸工作才能活躍。而風口上翹的直接危害就是分解了鼓風動能，導致中心煤氣流不足，爐缸邊緣容易粘結，局部環流加劇，爐缸側壁溫度升高的現象。八鋼B高爐風口中套上翹分布見圖2，對爐缸側溫度影響見圖3。

圖2 八鋼B高爐風口中套上翹角度分布圖

圖3 風口中套上翹對爐缸側溫度的影響推移圖

B高爐自2009年2月29日投產后，側壁溫度TE1129點溫度上升到160℃。從2010年10月開始，TE1129點上部區域的15#、16#和17#風口中套逐步上翹，TE1129點隨著爐芯溫度的下降而上升，最高達到255℃，側壁凝鐵層保護層減薄，附近區域的鐵口深度保持在3300mm，未出現異常。

2.2 風口小套的破損漏水對溫度的影響

A/B高爐的風口小套破損的微滲漏，流量差低于檢漏流量計的精度，現狀下的微滲漏精準的檢測存在較大的困難。在PCI大于160kg/THM時，煤氣分析儀上的成分無法區別H2波動是否為風口漏水。少量泄漏，水蒸氣參與和碳磚的氧化反應，形成碳磚局部疏松氧化，水蒸氣也順著煤氣的串動方向移動，聚集部位會出現冷凝水，爐殼和冷卻壁間的壓漿料被侵潤，形成無規律的空洞區，阻礙了熱量的導出。蒸汽聚集于冷卻壁和碳磚之間的熱面，受到冷卻壁的冷卻作用冷凝成水，繼續向爐內滲透，爐內局部溫度降低，導致爐缸局部透液性變差。風口小套破損較大導致漏水量大時，會導致爐缸大量失熱，甚至爐缸驟涼發生。風口小套漏水對爐缸側壁溫度的影響見圖4。

圖4 風口小套漏水對爐缸側溫度的影響推移圖

A/B高爐自投產以來，各鐵口區域的煤氣火焰大。采用爐缸鐵口兩側的壓漿孔灌漿后，鐵口區域煤氣偏大的情況得以控制。但是爐殼上固定的冷卻壁與磚襯之間的搗料出現氣隙，沒有得到有效消除。盡管利用檢修時間就組織爐缸灌漿，但是微縫隙灌漿效果不好，無法徹底消除。

由此可見，形成的煤氣通道的煤氣不斷將熱量帶給爐缸碳磚，煤氣通道也導致碳磚和冷卻壁間產生絕熱層，碳磚熱面凝鐵層無法形成，加劇了爐缸碳磚的侵蝕。

2.3 爐芯透液性對爐缸側壁溫度的影響

當焦炭透液性差，爐芯溫度低，爐缸死鐵層厚，鐵水在爐缸不活躍，易環流，造成爐缸工況不良，鐵水對側壁沖刷相對較大，側壁溫度易升高。當爐芯溫度高，爐缸死鐵層薄，鐵水在爐缸活躍，流動性佳，爐缸工況狀態好，鐵水對側壁沖刷相對較少，側壁溫度不易升高。爐缸中心溫度變化對爐缸側溫度的影響見圖5。

圖5 爐缸中心溫度變化對爐缸側溫度的影響推移圖

此外，A/B高爐爐缸側壁冷卻系統還需強化冷卻。在夏季的時候，A/B高爐爐缸側壁溫度都有不同程度升高。這與高爐冷卻給水溫度夏季偏高是相關的。爐缸側壁冷卻給水一年平均溫度約在38℃，新疆夏季炎熱時容易上升到40℃以上。出現這個情況不利于爐缸側壁熱交換，而且增加了爐缸維護的工作量。

3 采取的措施及效果

針對A/B高爐爐缸侵蝕狀況及原因，必須采取措施抑制爐缸過快侵蝕。通過爐缸灌漿減少氣隙，保持爐缸死料柱焦炭活性，增強爐缸冷卻，強化鐵口維護，以減緩爐缸侵蝕，實現長壽目標。保持爐況長期穩定順行和適當的鈦礦護爐也十分有效。

3.1 保持爐缸活躍控制環流

通過高煤比生產保持爐缸活躍，高煤比生產往往會引起爐缸死料柱活性下降，促使爐缸鐵水環流加大，最終使爐缸形成“大蒜頭”型侵蝕，危及爐缸壽命。因此，在高煤比、高利用系數生產條件下，必須時刻保持爐缸處于活躍狀態，以抑制環流發生。

為防止爐缸環流產生，要做好以下工作：

（1）改善入爐焦炭質量，繼續采用大風量、高富氧操作，采用大富氧。當在中心氣流不足，適當改變布料模式：將中心焦層加厚。使用布料模式，嘗試加長高爐風口小套尺寸，使用520mm×120mm穩定高爐下部調劑參數。

（2）調節爐底水冷管流量，適當保持高的爐芯溫度。當侵蝕模型顯示爐缸呈“大蒜頭”侵蝕時，則減少爐底冷卻水量；如出現“鍋底型”侵蝕則適當增加冷卻水量；

（3）鐵口區域作為關鍵區域，要保持在3200～3400mm的深度，出盡渣鐵，促進爐況順行。

3.2 壓漿技術填充煤氣通道，改善局部冷卻效果

高爐爐缸耐材在爐殼局部膨脹、風口漏水、搗料致密度不足、壓漿料收縮等因素影響下，都會產生微小的細裂紋通道。這種細裂紋通道在檢修時因爐殼收縮會消失，增加了檢修壓漿的難度。高爐爐缸區域冷卻壁與碳磚間的搗料層之間微小的煤氣通道形成局部絕熱區。從冷卻壁上的預留穿孔或者在冷卻壁縫隙間開孔，在碳磚與冷卻壁之間的搗料層壓入碳膠，利用碳膠良好的流動性竄入縫隙，并將熱量傳遞出來，實現對爐缸側壁耐材的保護作用。

在爐缸作業過程中，必須設法將碳膠填充進去，灌漿壓力不大于1.0MPa，要防止灌漿壓力過高，導致填充層氣隙貫穿，造成氣隙率進一步提高。

為避免爐缸側壁冷卻強度不足，必須提高外部冷卻效果。目前，主要措施是降低冷卻水溫，尤其防止夏季水溫過高。同時，進行爐缸外殼定期除銹，改善導熱效果。

3.3 及時調整爐前作業參數

環流主要是爐缸死料柱活性差引起的。通常可以通過爐芯溫度差、不同鐵口間鐵水成分、出鐵情況來判斷。當環流過大時，往往鐵口渣流出的時間加長，鐵口深度變淺；爐芯溫度下降，爐缸側壁溫度上升，維護難度增加。在這種狀況下，及時調整爐前作業參數。

高爐爐前的操作參數要求：

（1）打開鐵口時間控制在零間隔；

（2）南北鐵口出鐵時，45 min內(±5min)不見渣且鐵流<4t／min，必須重疊；1h內(±5min)不見渣且鐵流>4t／min，必須重疊。

（3）重疊出鐵時，后見渣的鐵口放渣10min以后另一鐵口堵口。

（4）如遇重疊出鐵2個鐵口同時見渣時，同時見渣10min后選擇渣流較大鐵口堵口。

（5）主溝通鐵量達到8～10萬t進入熱修補通鐵量時，考慮鐵溝休止后對爐況的影響，將制作時間控制到5天內。

（6）根據鐵口深度選擇鉆桿的直徑。當鐵口深度在3200～3000mm時，鉆桿直徑選擇為φ40mm以下，鐵口深度在3400mm以上時，鉆桿直徑選擇為φ50mm。

3.4 注重高爐風口維護及爐缸磚襯侵蝕檢測

對破損后不易養護的風口小套，及時更換，減少對爐缸的影響，同時利用定修機會，對上翹的風口中套進行更換，調整中套角度。當爐缸熱電偶局部溫度持續升高時，采取針對性的方法予以控制。可使用縮小對應區域的風口進風面積、加長風口小套甚至堵風口的措施。側壁溫度超過300℃繼續上升時，可使用加鈦礦護爐，并采用邊緣的布料模式裝入。

4 結語

通過對爐缸側壁溫度上升處理過程中的各種現象分析，還存在一些問題待改進：

（1）風口上翹是局部側壁溫度上升的“誘因”，在消除上翹的誘因之后，側壁溫度上升得以延緩，但未得到徹底改善。

（2）風口小套破損漏水可直接導致側壁溫度上升，速度快，影響大，是可控的，更換后可降低影響。但在爐殼與冷卻壁之間及冷卻與碳磚之間形成的無規則的空洞區將增加維護的難度。

（3）對側壁溫度影響最大的是爐缸工作狀態，其影響時間和范圍及處理難度都是最大的。

目前對A/B高爐爐缸尤其是爐缸側壁侵蝕的監控是八鋼大型高爐長壽的重點工作，為實現高爐設計壽命15年的目標，高爐楊針對各種導致側壁溫度快速上升的現象，采取針對性的措施。為持續有效地推進高爐的長壽生產而努力。

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