日鋼15號高爐長期經濟護爐生產實踐

王玉會，羅 力，陶著欽，張宗亭，陳紅升

（日照鋼鐵控股集團有限公司，山東 276806）

0 引言

日照鋼鐵控股集團有限公司（后稱日鋼）15號高爐大修后于2014年3月30日點火開爐，該高爐是日鋼探索經濟爐型的重要實踐項目。相比同期非經濟爐型高爐，15號高爐的燃料比要低10～15kg/t。但2016年5月15日計劃檢修后一周時間，15號高爐標高7.794m“象腳區”西南方向內側熱電偶溫度由502℃劇烈上升至624℃，經采用初步護爐措施，在經歷了3個月穩定期后，該部位溫度又持續上升，12月2日達到894℃。因此，15號高爐要想長期安全穩定運行，就需要改進現行操作制度并采取更加有效和長期的護爐措施。

本文介紹了15號高爐“象腳區”爐缸溫度上升前的生產指標狀況，依此推斷出了“象腳區”爐缸侵蝕嚴重的原因，并在初期護爐措施的基礎上制定了爐缸溫度惡化期的護爐措施，在控制住溫度上張趨勢后，提出了15號高爐長期安全穩定運行的護爐措施。

1 爐缸“象腳區”侵蝕異常分析

日鋼15號高爐爐缸區縱向共計設置8層熱電偶，其中滿鋪碳磚設置3層熱電偶，環碳設置5層熱電偶，縱向熱電偶詳細布局見圖1。標高7.794m熱電偶位于第6、7層碳磚中間，與陶瓷杯頂面平齊，詳細平面布局見圖2。

圖1 爐缸熱電偶縱向布局

圖2 7.894m標高熱電偶平面布局

2016年5月，日鋼15號高爐“象腳區”碳磚溫度異常升高，其中TE2102方位熱電偶溫度上升明顯，溫度由502℃劇烈上升至624℃，12月最高達到894℃，這表明“象腳區”爐缸耐材侵蝕嚴重。

日鋼15號高爐開爐以來至2016年5月份主要經濟技術指標如表1所示。由表1可以看到，“象腳區”侵蝕異常前高爐最大操作特點是連續四個月執行低硅冶煉，月平均硅最低為2016年2月，僅為0.178。

表1 15號高爐“象腳區”碳磚溫度上升前生產指標

2 爐缸侵蝕初期護爐概況

2.1 侵蝕初期護爐措施

由于“象腳區”碳磚測溫數據上升后整體趨于穩定，初步認為本次“象腳區”溫度突然上升跟計劃檢修后局部耐材或渣鐵凝結殼突然脫落有一定關系。因此，護爐措施以縮小風口面積、控制冶煉強度為主，適當提高了鐵水[Si]含量，并將該區域二段6、7、8組冷卻壁由常壓雙聯改單聯冷卻，以強化該區域冷卻壁的冷卻強度，此期間沒有添加含鈦物料進行護爐。

2016年1月～9月操作參數見表2。溫度異常上升點位于5#、6#風口下，在風口調整上，將4～7#風口長度由360mm調整到400mm，具體調整見表3。

表2 15號高爐護爐初期操作參數及經濟技術指標

表3 15號高爐護爐初期風口布局調整情況

2.2 初期護爐控制效果

TE2102A/B熱電偶測溫在5月27日達到最高點467℃/648℃后，開始逐步下行，2016年9月以前整體穩定。該階段TE2102內外環熱電偶溫度由突然上升，至趨于穩定，測溫數據變化見圖3。該點對應區域冷卻壁熱流強度變化趨勢見表4，整體熱流強度趨于穩定。

表4 2016年1～8月15號高爐TE2102熱電偶對應區域熱流強度

圖3 15號高爐爐缸侵蝕初期TE2102熱電偶趨勢

2.3 初期護爐小結

從初期護爐來看，通過降低冶煉強度、縮小風口，遏制了碳磚溫度上升趨勢，整體實現穩中有降。但是在市場行情較好，“象腳區”爐缸侵蝕受控情況下，15號高爐于2016年7月開始逐步提產。

3 爐缸侵蝕惡化期的強化護爐

3.1 爐缸侵蝕變化

隨著15號高爐冶煉強度的提高，西南側“象腳區”碳磚TE2102B點溫度在經歷了3個月穩中有降的穩定期后，于2016年9月29日開始反彈，持續上升到2016年12月2日的894℃。TE2102AB點溫度變化趨勢如圖4所示。該區域熱流強度也由10月份平均8176kcal/（m2·h）逐步上升到11月份平均9394kcal/（m2·h），12月1日達到12609kcal/（m2·h）。

圖4 15號高爐爐缸侵蝕惡化期TE2102熱電偶趨勢

3.2 強化護爐措施

由于TE2102熱電偶測溫數據持續上升幅度較大，且熱電偶內側插入深度僅220mm，高爐采取多方面舉措，強化護爐。主要措施包括：

（1）繼續提高冷卻壁的冷卻強度，將該第二段6～8組冷卻水改為高壓冷卻水。

（2）降低高爐冶煉強度，11月利用系數3.032t/（m3·d），12月利用系數2.779t/（m3·d），對比2016年9月份分別降低0.497t/（m3·d），0.750t/（m3·d）。

（3）堵風口，2016年11月29日～12月7日堵5#風口，風口面積由0.1877m2調整為0.1802 m2；2016年12月15日休風70分鐘，加長4#、5#風口，并堵6#風口，風口面積調整為0.1803m2。15號高爐風口布局最終調整情況如表5所示。

表5 12月15日后15號高爐風口布局最終調整情況

（4）料制調整以發展邊緣為主。

（5）2016年12月球團開始實驗配加海砂，初期平均配比約8%，為高爐護爐提供含鈦球團，降低護爐成本。15#高爐提高爐溫，海砂球團配比不低于10%，保障鐵水[Ti]含量不低于0.100%。

強化護爐期，日鋼15號高爐操作參數調整見表6。經過強化護爐，TE21202B點熱電偶測溫迅速由885℃降低到550℃，TE21202A點熱電偶由505℃降低到380℃。

4 海砂鈦球長期經濟護爐

2016年12月開始，球團配加海砂生產實現穩定，并將球團中海砂配比逐步提高到50%，保障了球團中TiO2含量充足。球團配加海砂后理化指標變差[1]，品位降低4%、Al2O3上升1.34%、抗壓強度降低551N/個，球團抗壓強度波動較大，最低僅2600N/個，對高爐冶煉造成一定影響。海砂球團指標對比見表7。

表7 球團配加海砂前后指標變化對比

球團配加海砂后，爐料結構調整及渣相控制情況見表8。海砂球團配比由8%逐步提高到15%，入爐TiO2負荷由4.14kg/t提高到12.73kg/t，達到了護爐基本需求[2]。通過合理控制熱制度，保持鐵水[Ti]不低于0.100%，實現了15號高爐的長期經濟護爐。TE2102熱電偶溫度安全受控，其變化趨勢見圖5，2017年以來15號高爐經濟技術指標及操作參數見表9。

表9 2017年以來15號高爐操作參數

圖5 15號高爐爐缸侵蝕穩定后TE2102熱電偶趨

表8 15號高爐爐料結構調整及渣相控制情況

5 結語

本文對日鋼15號高爐“象腳區”爐缸碳磚溫度異常升高的現象進行了分析，對控制爐缸碳磚異常侵蝕的工藝措施進行了總結。通過實施一系列工藝技術措施，遏制住了“象腳區”碳磚溫度升高趨勢，最終通過配加海砂球團護爐，實現了15號高爐的安全、穩定生產，并為今后處理類似高爐異常情況提供了經驗借鑒。

（1）當測溫或熱流強度發生異常變化后，綜合采用控制冶煉強度、堵風口、強化冷卻、鈦礦護爐及發發展邊緣的措施可以有效的遏制爐缸繼續侵蝕。

（2）為實現爐役后期高爐安全運行，必須通過穩定消耗含鈦爐料，維持鐵水[Ti]不低于0.100%。

（3）球團配加不高于50%的新西蘭海砂，其性能可以滿足中小高爐生產需求，有利于高爐實現經濟護爐。