石橫特鋼1 080m3高爐延長爐役壽命實踐

田朋，唐斌，馮戈

（山東石橫特鋼集團有限公司，山東肥城271612）

經驗交流

石橫特鋼1 080m3高爐延長爐役壽命實踐

田朋，唐斌，馮戈

（山東石橫特鋼集團有限公司，山東肥城271612）

石橫特鋼煉鐵廠總結1 080m3高爐生產經驗，通過增加死鐵層深度、更換爐腹銅質冷卻壁、調整爐缸爐底耐材結構、加強鐵口維護等8項措施，高爐爐役壽命得到顯著延長。

高爐；爐役壽命；爐型；爐體維護

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重，無法快速形成保護渣皮，頻繁出現爐皮發紅、燒穿等情況；第2代爐役壽命1.8 a，二三段冷卻壁之間環碳侵蝕嚴重，最薄處的厚度僅為70mm。而1#1 080m3高爐第一代爐役壽命僅11個月，主要因鐵口下方、二三段冷卻壁之間環碳侵蝕嚴重，最薄處厚度80mm。經總結得出，爐腹冷卻壁和爐缸環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驗教訓，從選擇高質量碳磚入手，嚴格把關砌筑質量，增加死鐵層深度和爐缸側壁測溫點，爐腹更換銅質冷卻壁，同時嚴格控制Pb、Zn等有害元素入爐量，優化高爐日常操作及生產管理，延長1 080m3高爐一代爐役壽命。

2 延長高爐壽命的措施

石橫特鋼兩座1 080m3高爐采取五段式結構，設2個出鐵口，20個風口，風口斜度4°，長度470mm，鐵口上方小套直徑115mm，其他為120mm。兩座1 080m3高爐爐型設計、耐材使用、冷卻制度、原燃料條件均相同，以3#1 080m3高爐為例探討延長高爐壽命方法。

2.1 增加死鐵層深度

高爐在第2次大修時修改3、4層爐底碳磚尺寸，死鐵層深度增加150mm，同時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計的l 450mm增加至1 700mm。死鐵層深度的增加，不僅有利于保護爐底碳磚，而且能夠減小鐵水環流對爐缸側壁的沖刷力度，降低渣鐵對爐缸側壁的侵蝕速度，提高高爐一代爐役壽命。

2.2 更換爐腹部位銅質冷卻壁

爐腹是軟熔帶形成區域，工作條件惡劣，主要靠渣皮保護冷卻壁，該部位正常工作的關鍵是渣皮穩定。高爐第1代爐役時，爐腹部位采用鑄鋼冷卻壁，鑄鋼冷卻壁導熱系數較低，形成新渣皮一般在2 h左右，結渣皮時間長，造成此部位冷卻壁大量破損，嚴重影響高爐安全生產。2010年大修時，為解決爐腹冷卻壁破損嚴重問題，將爐腹、爐腰及爐身下部的鑄鋼冷卻壁更換為銅質冷卻壁。銅質冷卻壁結新渣皮只需15～20min，速度快，冷卻強度高，保護冷卻壁效果較好，也有利于高爐穩定順行。

2.3 調整爐缸、爐底耐材結構

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

2.4 加強鐵口維護

鐵口的布置方式影響高爐的渣鐵排放，而高爐能否及時排凈渣鐵又會影響高爐的穩定順行和指標優化，進一步影響一代高爐壽命。高爐設2個矩形出鐵場，對稱布置，兩鐵口夾角175°，利于出凈渣鐵，避免局部方向煤氣流過分發展。爐前操作中鐵口維護是關鍵環節，及時出凈渣鐵，穩定鐵口角度，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鐵口區域耐材的侵蝕速度，提高耐材使用壽命［1］。

2.5 合理設計冷卻系統

高爐本體采用軟水密閉循環的冷卻方式，風口大、中套，1～13段冷卻壁、爐底、熱風爐均采用軟水閉路循環冷卻，合成1個系統。風口小套采用高壓工業水冷卻，14、15段冷卻壁和爐喉鋼磚為常壓水冷卻。根據自身冶煉強度，制定1 080m3高爐軟水控制標準，水量控制在3 700～3 800m3/h，水壓700 kPa左右，Fe離子含量≤1mg/L，pH值控制在9.5～10，軟水入口溫度39±1℃，確保冷卻強度滿足高爐生產要求。

2.6 加大砌筑施工監理力度

施工質量差，碳磚間縫隙大、泥漿不飽滿，易被鐵水侵蝕和滲鐵、滲鉛，高爐易發生爐缸側壁溫度高、爐體泄露煤氣嚴重、爐底溫度升高等問題，這是引起爐體損壞的主要原因。高爐砌筑時嚴格執行砌筑控制標準，爐底大碳磚水平縫≤1.5mm，垂直縫≤1.0mm，爐缸環碳水平、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 嚴格把關原燃料質量

加強高爐原燃料質量管理和提高生產操作水平。隨著經濟料入爐量增加的同時，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，還會導致爐身下部、爐腰及爐腹部位熱負荷不穩定，使這些部位容易粘結或脫落甚至結瘤［2］。在日常高爐生產中，穩定爐況順行水平，避免出現高爐爐況失常狀態，同時密切注意除塵灰中堿金屬含量及休風時風口是否有堿金屬流出，及時調整操作方針，降低堿度提高爐溫，改善爐渣流動性，增加堿金屬帶出量，降低經濟料入爐量，避免因堿金屬和鉛在高爐循環富集影響。另外，為延長高爐壽命，改變了經常用螢石、錳礦洗爐的習慣。重視高爐灌漿、噴涂造襯工作，制定了維護原則，通過用高壓灌漿料和不定型耐火材料對高爐各部位侵蝕嚴重的地方進行修補，起到修復磚襯的作用，從而延長了爐襯使用壽命。

2.8 完善高爐監測與控制系統

密切觀測爐缸、爐體冷卻設備數據顯示，可以及時發現高爐在生產過程中存在的問題，從而調整操作方針并做出針對性處理措施。3#1 080m3高爐大修期間在原來爐缸測溫點的基礎上，增加120支熱電偶，同時在同一支熱電偶不同深度增加測溫點，每天做好記錄，發現異常及時處理。2013年高爐采用了模擬爐缸內襯侵蝕監控系統，完善了高爐爐缸內襯侵蝕分析的理論技術，為高爐調整操作制度和大修時間提供了可靠的技術保障。

3 應用效果

石橫特鋼兩座1 080m3高爐目前在高冶強的情況下，銅質冷卻壁至今未破損，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℃，預計2座1 080m3高爐一代爐役壽命可達6 a以上。高爐爐役壽命延長后不僅提高了單位爐容產量，而且有利于改善生產技術指標，經濟效益顯著。

［1］金覺生，朱仁良.寶鋼高爐長壽命實踐［C］//中國金屬學會.中國鋼鐵年會論文集.2卷.北京：冶金工業出版社，2005：320-322.

［2］宋木森.武鋼5號高爐爐體破損調查研究［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年畢業于內蒙古科技大學冶金工程專業。現為山東石橫特鋼集團有限公司煉鐵廠助理工程師，從事高爐生產工藝技術工作。