高爐新型澆筑爐缸應用實踐

翟新穎

（唐鋼煉鐵廠不銹鋼分廠，河北 063105）

0 引言

唐鋼不銹鋼分廠4號高爐投產(chǎn)于2006年11月，容積530 m3，當時采用傳統(tǒng)的炭磚砌筑爐缸。2014年6月9日該高爐二段7號、8號、9號、10號冷卻壁區(qū)域熱流強度突然升高，采取措施控制效果不理想，故開始著手準備對爐缸進行中修。由于時間緊急，而爐缸碳磚生產(chǎn)周期長，通過多方考察和調(diào)研，決定采用新型澆筑式爐缸。爐底一、二層碳磚進行重新砌筑，之上三層和側(cè)壁磚采則采用新型澆筑料澆筑，爐身噴涂，當時圓滿解決了工期問題，投產(chǎn)后工作效果較好。

本文對4號高爐新型澆筑爐缸施工過程、高爐開爐、高爐日常操作以及爐缸侵蝕狀況進行了介紹，對高爐澆筑爐缸與傳統(tǒng)碳磚砌筑爐缸的生產(chǎn)運行效果進行了對比和總結分析，為今后再遇到類似狀況提供幫助和借鑒。

1 新型爐缸澆筑結構及施工

1.1 新型澆筑爐缸結構

高爐爐底砌筑2 層半石墨質(zhì)碳磚，在此基礎上，進行高爐爐底及爐缸側(cè)壁迷失碳磚澆筑，使用澆筑材料為Metpump XSR；高爐爐底及爐缸側(cè)壁保護襯澆筑使用材料為Metpump 10；所有材料均不添加水泥，以硅凝膠為結合劑。

爐底迷失碳磚澆筑厚度約為402 mm，側(cè)壁迷失碳磚澆筑厚度約為320 mm。爐底保護襯施工厚度約為500 mm，高爐爐缸保護襯施工厚度約為345 mm。經(jīng)過澆筑恢復高爐爐缸到原設計尺寸。

1.2 新型澆筑爐缸施工

新型澆筑爐缸施工順序為：先使用新型澆注料Metpump XSR 澆注爐底迷失碳磚，澆注厚度約為402 mm，養(yǎng)生后制模澆注側(cè)壁迷失碳磚，澆注厚度約為320 mm、澆注總高度約為1800 mm，分兩次澆注完成；側(cè)壁澆注料養(yǎng)生結束后拆模，再開始澆注爐底保護襯，保護襯澆注采用新型澆注料Metpump 10，澆注厚度約為500 mm，養(yǎng)生后制模澆注爐缸側(cè)壁保護襯，澆注厚度約為345 mm，總澆注高度約為3479 mm，分三次澆注完畢[1]。圖1 所為4號高爐中修爐缸修復示意圖。

圖1 4號高爐中修爐缸修復示意圖

2 高爐開爐

2.1 高爐烘爐方案

2.1.1 高爐開爐烘爐曲線

4號高爐開爐烘爐采用熱風爐輸出的熱風進行烘爐，風溫和風量相互調(diào)劑，以爐頂溫度相制約，按烘爐曲線進行烘爐。4號高爐烘爐控制曲線如圖2所示。

圖2 4號高爐烘爐控制曲線

2.1.2 高爐烘爐工藝流程

4號高爐開爐烘爐工藝流程：風機→熱風爐→高爐→上升管→爐頂放散閥→下降管→重力除塵器→布袋除塵器→調(diào)壓閥組后放散閥→放散大氣。

2.1.3 烘爐過程工藝參數(shù)控制

烘爐過程工藝參數(shù)控制原則。送風溫度控制：初期混風閥全開，用熱風爐的冷風閥開度調(diào)整，后期用混風閥調(diào)節(jié)；爐頂溫度控制：一般情況用風量調(diào)整，必要時用風溫調(diào)整；風量控制：用放風閥調(diào)整，風量較大時用風機調(diào)整；爐頂壓力控制：用調(diào)壓閥組調(diào)整，必要時用風量調(diào)整。4號高爐開爐烘爐過程參數(shù)如表1 所示。

表1 4號高爐烘爐過程參數(shù)

2.2 烘爐操作

在整個烘爐過程中，每3～4 小時換熱風爐一次，每2 小時左右倒爐頂放散一次。烘爐前將爐體排氣孔全部打開，烘爐結束后關閉。

2.2.1 烘爐升溫操作

烘爐開始后，關上倒流休風閥，關閉爐頂放散閥，打開重力除塵器放散閥，打開冷風大閘和風溫調(diào)節(jié)閥。

2.2.2 烘爐涼爐操作

降溫開始后，以25 ℃/h 的速度經(jīng)20 小時將風溫由600 ℃到降100 ℃，風量為800 m3/min；當溫度降到100 ℃后，按規(guī)程進行休風，休風全開爐頂放散閥，開倒流休風閥，調(diào)壓閥組全開。

2.3 開爐操作

4號高爐烘爐結束后開始按裝料表裝料，裝料表如表2 所示。次日19：07 按計劃送風，高爐共計14 個風口，堵6 個風口，8 個風口送風，風口面積0.08305 m2，送風比1.0，起步風壓80 kPa，風量800 m3/min 左右，風溫700～800 ℃；19：20 枕木點著風口亮，20：14 枕木燃完，負荷料開始反應；由于反應負荷料爐況行程漸差，壓量關系漸緊，中間坐料2 次。第二日0：13 引煤氣，3：50 撤導管堵鐵口；于6：20捅開2號風口，根據(jù)爐況恢復程度依次捅開剩余風口；21：09 開始富氧。第三日2：00 噴煤，9：52 TRT并網(wǎng)發(fā)電，11：00 捅開8號風口，至此風口全開，爐況全面恢復正常。整體開爐過程順利，與全碳磚砌筑爐缸高爐開爐過程相似。4號高爐開爐后前四次鐵渣情況如表3 所示。

表2 4號高爐開爐裝料表

表3 4號高爐開爐后前四次鐵渣成分

3 日常高爐工作狀況

3.1 操作制度對比

4號高爐開爐以后，在正常生產(chǎn)中高爐的操作制度下對比：新型澆筑爐缸與傳統(tǒng)碳磚砌筑爐缸的高爐在日常操作過程中沒有特殊區(qū)別，但由于新型澆筑材料的導熱性能優(yōu)于碳磚，因此在正常生產(chǎn)過程中，平均礦、焦角偏低約1°，高爐日常操作制度對比情況如表4 所示；爐底水冷管冷卻水溫差比全碳磚砌筑爐缸正常生產(chǎn)時平均高0.1 ℃，水溫差對比如表5 所示。

表4 高爐日常操作制度對比

表5 高爐爐底冷卻水水溫差對比

2016年11月5日該高爐進行24 小時檢修后，冷卻壁漏水導致風口上方澆筑料大面積脫落，造成高爐爐缸凍結，歷時75 天恢復正常生產(chǎn)，恢復期間由于反復懸、坐料和休、送風，高爐內(nèi)襯各部位澆筑料基本全部脫落，爐缸及冷卻設備損毀嚴重，對高爐的長壽造成很大影響。

3.2 高爐經(jīng)濟技術指標對比

對新型澆筑爐缸與傳統(tǒng)碳磚砌筑爐缸高爐兩代爐齡生產(chǎn)過程中的經(jīng)濟技術指標進行加權平均對比，新型澆筑爐缸高爐作業(yè)率偏低2.37%，燃料比偏高1 kg/t，具體對比指標如表6 所示。

表6 高爐平均經(jīng)濟技術指標對比

4 爐缸侵蝕狀況

本次新型澆筑爐缸使用壽命為2014年6月至2018年11月，共計4年零5 個月，遠超設計壽命，原設計壽命為2年。2018年11月由于鐵口方位熱流強度超高，鐵口兩側(cè)冷卻壁，三-1 冷卻壁水溫差1.6 ℃、熱流強度8997 kcal/h·m2,三-24 冷卻壁水溫差1.8 ℃、熱流強度9707 kcal /h·m2，已經(jīng)在警戒值范圍內(nèi)接近危險值。2018年11月20日4號高爐停爐大修，大修時，爐缸扒料期間，利用爆破間隙進入爐內(nèi)調(diào)查，通過測量、拍照獲取了一些爐缸侵蝕的數(shù)據(jù)。經(jīng)測量：碳磚第二層中心位置侵蝕70 mm，環(huán)碳完好；澆注料鐵口位置侵蝕嚴重僅剩100 mm；南側(cè)11號風口方向剩350 mm，東側(cè)7號風口方向剩余較多有300 mm；整體爐缸侵蝕呈“鍋底狀”侵蝕。

5 結語

通過次4號高爐中修采用新型澆注爐缸實踐和對比分析，積累了大量的高爐澆注爐缸施工、開爐、生產(chǎn)運行的經(jīng)驗和教訓，也為今后遇到類似情況發(fā)生提供了有益的借鑒。

（1）由于新型澆筑材料含水量大于傳統(tǒng)的碳磚爐缸，新型澆筑爐缸在高爐烘爐時長應適當延長[2]。

（2）新型澆筑爐缸為整體澆筑，避免了鐵水浸入磚縫侵蝕破壞，降低了爐內(nèi)煤氣泄漏幾率，有利于高爐的長壽。

（3）新型澆筑爐缸與傳統(tǒng)碳磚砌筑爐缸在日常操作上無明顯差別，但各項經(jīng)濟技術指標對比略偏低。

（4）新型澆筑爐缸導熱性優(yōu)于傳統(tǒng)碳磚爐缸，熱電偶溫度及冷卻水水溫差略高。

（5） 新型澆筑爐缸澆筑的鐵口受侵蝕比較嚴重，主要由于澆筑材料抗氧化性能差。

（6）當爐況失常時，抗擊爐況波動能力略差，頻繁的休送風極易造成風口上方澆筑料以環(huán)狀帶的形式整體脫落

（7）整體爐缸侵蝕呈“鍋底狀”侵蝕。