鋼鐵廠高爐爐缸結構形式與使用壽命的關系研究

李明旺

（湖南華菱湘潭鋼鐵有限公司，湖南 湘潭 411101）

面對21世紀國際國內激烈競爭的鋼鐵市場，中國的鋼鐵工業要想可持續發展下去，必須由“鋼鐵大國”走向“鋼鐵強國”。由于生鐵成本占據整個鋼鐵企業生產成本的65%之多，必須堅持環境治理與經濟效益并重的創新實踐和做法。因此，提高生鐵質量、降低生鐵生產成本將是鋼鐵企業的必經之路，達到上述目標的重要措施之一就是延長鋼鐵廠高爐爐缸使用壽命[1]。由于高爐自身大型化和復雜化的特點，高爐一次大修的耗費極為驚人，高爐的長壽問題成為鋼鐵行業未來發展方向越來越關注的焦點。高爐爐缸爐底的結構形式是高爐延長使用壽命主要環節之一。為了幫助國內煉鐵企業有效延長高爐使用壽命提高我國高爐煉鐵企業競爭力，本文進行鋼鐵廠高爐爐缸結構形式與使用壽命的關系研究。

1 鋼鐵廠高爐爐缸結構形式

高爐爐缸是鋼鐵制造流程中最復雜的一個環節，是一個在高溫高壓狀態下，爐內氣、固、液三相并存、充斥著各種物理變化及化學反應的冶金爐。高爐爐缸設立2個鐵口、20個風口，高爐爐缸爐底采用優質碳磚加上陶瓷杯結構的綜合爐底，爐腰、爐腹和爐身下部設4段銅冷卻壁。爐底、爐缸和爐體1段～15段冷卻壁采用軟水密閉循環冷卻系統，配備4座頂燃式熱風爐，串罐爐頂，煤氣采用自動取樣。高爐爐缸設計之初采用了鐵水擺動溜槽，優化了爐前出鐵工藝。在此基礎上，充分結合布袋除塵采用氣力輸灰技術以及高爐鼓風機采用dsebghsrtf技術，致力于實現鼓風脫濕，焦炭使用熱風爐廢氣脫濕[2]。隨著科技的不斷進步，高爐爐缸結構形式分別投用了定壓換爐技術、熱風爐自動燒爐技術和自動換爐、高爐L3系統等技術，在根本上提升了高爐生產自動化水平和智能化水平，延長了高爐使用壽命和高爐技術及各項指標的共同進步。通過鋼鐵廠高爐爐缸結構形式的改進完善，全面投用爐頂均壓煤氣回收技術，杜絕了高爐爐缸粉塵外溢現象的發生和放散噪音的產生。在改善環境的同時，取得了良好的煉鐵經濟效益。高爐爐缸結構具體示意圖，如圖1所示。

2 鋼鐵廠高爐爐缸使用壽命的關系研究

通過對高爐爐缸結構形式的研究可知，高爐爐缸結構形式是延長高爐爐缸使用壽命的直接因素[3]。在本文對鋼鐵廠高爐爐缸結構形式與使用壽命的關系研究中，首先研究高爐爐缸綜合爐底結構對使用壽命影響，再通過高爐爐缸爐底全自焙炭磚結構對使用壽命影響分析，得出高爐爐缸結構的優化可以延長高爐爐缸使用壽命。

2.1 高爐爐缸綜合爐底結構對使用壽命影響

綜合爐底結構是針對高爐爐缸結構形式的整體優化，具體體現在定壓換爐技術、熱風爐自動燒爐技術和自動換爐以及高爐L3系統等技術的綜合運用[4]。高爐爐缸綜合爐底結構在我國一些高爐上一經采用后，取得的效果明顯普遍認為高爐爐缸綜合爐底結構在特殊的環境和特定的焙燒條件下，能夠提高煉鐵效率，降低由于崩滑料、管道和懸料坐料等異常爐況的出現。在極大程度上減少由于爐溫波動、大涼、大熱的問題，能夠及時處理冷卻設備產生漏水的情況等。綜合爐底結構能夠結合高爐爐缸自身設計特點，在不同爐役階段下，可以在達到高爐高效產量水平的同時，提高高爐爐缸的使用壽命。

考慮到風口使用壽命是決定高爐爐缸使用壽命的重要指標之一，高爐爐缸綜合爐底結構最大的優勢在于能夠根據更換風口的需要進行高爐休風。高爐爐缸運行過程中可以積累的大量冶煉過程數據和爐內圖像信息相對應和結合，通過影響高爐的作業時間，直接影響高爐爐缸使用壽命的長短。綜合爐底結構對風口的修復是確保高爐爐缸長期穩定高產的主要原因。另外一點，需要注意的是高爐爐缸綜合爐底結構的鐵口正上方嚴禁使用修復風口，只能適當縮短修復風口的使用周期[5]。經過統計，建議修復風口的使用周期為半年。高爐爐缸綜合爐底結構在線修復風口的數量必須控制在一半之內。因此，有理由相信高爐爐缸綜合爐底結構可以延長高爐爐缸的使用壽命。

2.2 高爐爐缸爐底全自焙炭磚結構對使用壽命影響

高爐爐缸爐底全自焙炭磚結構不但具有完整度高、整體性好、接縫能力強以及使用壽命長的特點，而且不粘渣鐵，不易侵蝕。因此，在高爐爐缸爐底結構材料的選擇中很受歡迎[6]。使用高爐爐缸爐底全自焙炭磚結構具有強操作性以及強實用性，傳統高爐爐缸爐底結構普遍存在分割化、使用壽命過短、結構形式不合理等問題，已經無法滿足當今新經濟形態下對鋼鐵生產的需要。

高爐爐缸爐底全自焙炭磚結構是針對高爐爐缸結構形式的優化，也是高爐爐缸發展的必然選擇。將爐底全自焙炭磚結構的高爐爐缸與傳統的高爐爐缸在實際投入煉鐵工作中對比，爐底全自焙炭磚結構的高爐爐缸使用壽命可達到傳統高爐爐缸的3倍之高。綜上所述，有必要加大高爐爐缸爐底全自焙炭磚結構在高爐爐缸爐底設計中的使用。伴隨著高爐煉鐵事業的發展，高爐爐缸結構可視化技術開發和應用取得了長足的進步，已經為提高高爐爐缸使用壽命的延長創造了先決條件。在延長高爐爐缸使用壽命的同時，提高高爐爐缸煉鐵的經濟效益。

3 結語

目前，鋼鐵行業正在面臨著環保壓力不斷增大的新形勢，作為鋼鐵生產重要環節的高爐爐缸擔負的任務越來越重。本文通過對鋼鐵廠高爐爐缸結構形式與使用壽命的關系研究，把高爐爐缸運行過程中積累的大量冶煉過程數據和爐內圖像信息相對應和結合，通過人工智能運用大數據和云平臺等信息技術挖掘高爐冶煉過程的內在規律，開創智能煉鐵的新篇章。

因此，對鋼鐵廠高爐爐缸結構形式與使用壽命的關系研究是具有實際意義的。若能給其他有關鋼鐵企業帶來一些借鑒和啟示，將是非常有意義的。