李鮮明，匡洪鋒
(寶鋼集團(tuán)廣東韶關(guān)鋼鐵有限公司，廣東韶關(guān)512123)
摘要：韶鋼7 號高爐( 2500m3 ) 在生產(chǎn)近8 a 以后，爐體出現(xiàn)了爐缸側(cè)壁溫度升高、銅冷卻板燒損、爐體漲高及爐皮開裂、冷卻壁管頭拉裂和燒損等現(xiàn)象，通過采取了優(yōu)化操業(yè)、控制入爐有害元素、加強(qiáng)冷卻設(shè)備管理、加強(qiáng)高爐爐缸維護(hù)等措施，改善了爐體狀況，為高爐后期的安全、穩(wěn)定生產(chǎn)提供保障．
關(guān)鍵詞：高爐本體; 風(fēng)口小套; 冷卻壁
寶鋼集團(tuán)廣東韶關(guān)鋼鐵有限公司( 以下簡稱"韶鋼" ) 7 號高爐( 2 500 m3 ) 于2005 年8 月18 日投產(chǎn)，設(shè)計爐齡為15 a。現(xiàn)高爐進(jìn)入爐役后期初級階段。由于設(shè)備老化、冷卻壁破損、爐況順行周期等諸多因素，給高爐爐況順行和長壽帶來不利影響。針對這種情況，7號高爐采取了一系列應(yīng)對措施，積極探索爐役后期高爐本體維護(hù)的操作制度，為高爐后期的安全、穩(wěn)定生產(chǎn)提供保障。
1 高爐本體各部位出現(xiàn)的問題
1． 1 爐缸側(cè)壁溫度升高
韶鋼7 號高爐爐缸自動化診斷監(jiān)控與報警系統(tǒng)統(tǒng)計顯示，自2010 年7 月份6 扇區(qū)側(cè)壁溫度首次報警( 400 ℃) 以來，爐缸側(cè)壁溫度( 各扇區(qū)7、8 層溫度) 異常升高頻率加快，并且每次異常升高的溫度都不斷創(chuàng)新高．
通過數(shù)據(jù)記錄值按照傅立葉公式計算并結(jié)合生產(chǎn)實際現(xiàn)象分析，該高爐圓周方向大部分陶瓷杯從2012 年9 月份開始逐步出現(xiàn)脫落，鐵水開始直接接觸炭磚． 其主要表現(xiàn)為: 陶瓷杯壁體在脫落時，側(cè)壁炭磚內(nèi)熱電偶溫度出現(xiàn)大面積短時間大幅度上升，同時爐缸水溫差和熱流強(qiáng)度相應(yīng)升高．
1． 2 銅冷卻板燒損嚴(yán)重
該高爐爐身下部銅冷卻壁與鑄鐵冷卻壁之間的3 層銅冷卻板出現(xiàn)大面積漏水現(xiàn)象． 該類銅冷卻板采取圍繞高爐本體圓周48 塊分冷、熱面冷卻形式，其高度僅為80 mm． 3 層銅冷卻板累計冷、熱面箱體均為144 塊． 截止目前為止，熱面漏水已達(dá)124 塊，占比86． 1%，冷面漏水已達(dá)74 塊，占比48． 6%．
1． 3 爐體漲高及爐皮開裂現(xiàn)象
由于高爐耐材膨脹，造成爐體長高，2007 年6月開始出現(xiàn)明顯長高，到目前為止，東面長高95mm，南面長高100 mm，西面長高105 mm，北面長高95 mm，存在一定的傾斜現(xiàn)象． 2008 年12 月發(fā)現(xiàn)1號鐵口方向爐皮縱向開裂1． 5m，寬度2 ～ 3 m．
1． 4 爐身冷卻壁出現(xiàn)管頭拉裂和燒損現(xiàn)象
7 號高爐隨著生產(chǎn)年限的延長和高爐爐體長高等原因，本體爐身冷卻壁出現(xiàn)了管頭拉裂和燒損等現(xiàn)象． 截至目前，爐身冷卻壁共出現(xiàn)22 塊漏水． 尤其是位于爐身上部的19 層冷卻壁，整體向內(nèi)傾斜，2012 年，發(fā)現(xiàn)19 層27 號冷卻壁脫落． 圖1 為2012 年中修期間所拍實物圖片．
2 采取控制措施
2． 1 優(yōu)化操業(yè)，維持高爐順行
1) 加強(qiáng)精料工作
精料是高爐穩(wěn)定順行的基礎(chǔ)，也是實現(xiàn)高爐長壽的基本條件． 焦炭質(zhì)量不僅影響高爐上部透氣性和爐況的穩(wěn)定，而且影響下部死料柱的透液性、爐前出渣鐵作業(yè)以及爐缸長壽． 對于大型高爐高煤比操作，保證焦炭的質(zhì)量及質(zhì)量的穩(wěn)定性尤為重要． 隨著鋼鐵市場經(jīng)濟(jì)效益的急轉(zhuǎn)直下，2012 年以來，7號高爐原、燃料質(zhì)量整體且呈下降趨勢，焦炭灰分上升，粒度偏小，DI、CSR、CRI 指標(biāo)變差，燒結(jié)礦全鐵含量降低，F(xiàn)eO 含量增加，入爐渣比上升． 原、燃料質(zhì)量下降，帶來了透氣性惡化、爐況不穩(wěn)、崩滑料增加等諸多問題．
為了減少原、燃料劣化帶來的不利影響，主要采取了幾方面的措施: a) 要求燒結(jié)礦有足夠的強(qiáng)度和良好的還原性，焦炭盡可能的穩(wěn)定冷熱強(qiáng)度( 反應(yīng)后強(qiáng)度CSＲ ＞ 63!) 、較低的反應(yīng)性( CRI ＜ 26%) 和較大的粒度; b) 通過優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)，采用高品位燒結(jié)礦配加少量球團(tuán)礦和塊礦的爐料結(jié)構(gòu)，盡量不用副原料，以控制較低的渣比; c) 通過加強(qiáng)篩網(wǎng)管理、控制切出量、提高篩分效果，控制入爐礦的含粉率，改善料柱的透氣性，為7 號高爐穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)打下基礎(chǔ)．2) 通過上、下部調(diào)劑，尋求合理的煤氣流分布高爐順行是高爐本體維護(hù)中的一個關(guān)鍵性因素． 而在高爐操作中，控制合理的煤氣流分布是實現(xiàn)高爐穩(wěn)定順行的基礎(chǔ)．
首先，通過歷史數(shù)據(jù)找出最適合7 號高爐的關(guān)鍵性控制參數(shù)，如: 高爐實際風(fēng)速250m/s，高爐現(xiàn)階段產(chǎn)量5 600 ～ 5 800t /d 等等，選擇固定好下部控制參數(shù)． 在穩(wěn)定好下部調(diào)劑的基礎(chǔ)上合理調(diào)整上部料制． 通過調(diào)整布料擋位，以獲得合理的煤氣流分布．布料擋位作為煤氣流分布上部調(diào)劑手段，與下部初始煤氣流分布相適應(yīng)，確保熱負(fù)荷穩(wěn)定，煤氣利用率提高，爐況穩(wěn)定順行．
目前進(jìn)風(fēng)面積為0． 3394 m2，上部布料制度見表1．
2． 2 嚴(yán)格控制入爐有害元素
高爐內(nèi)富集的鋅蒸汽可滲入爐墻，一方面與爐襯材料結(jié)合形成低熔點化合物，軟化和疏松爐襯，使?fàn)t襯侵蝕速度加快，另一方面鋅在爐襯砌縫和孔隙中沉積、氧化、體積膨脹，使?fàn)t襯受到破壞． 7 號高爐自開爐以來由于某些客觀原因?qū)е氯霠t鋅負(fù)荷一直處于偏高狀況． 其主要危害體現(xiàn)在以下幾個方面: 一是對風(fēng)口組合磚的侵蝕，造成風(fēng)口二套變形． 7 號高爐被迫每年定期更換變形的中套20 ～ 30 個，同時大套部分也變形，造成每次更換風(fēng)口難度加大，每次休風(fēng)時間約延長1 h; 二是造成爐襯的膨脹作用，使?fàn)t皮變形甚至開裂; 三是由于鋅及鉛、堿金屬的疊加因素影響，造成炭磚環(huán)縫、變形，加快了炭磚的侵蝕速度; 四是爐體的漲高可能導(dǎo)致冷卻壁燒損． 主要原因是爐體漲高后因剪力及熱應(yīng)力的作用，導(dǎo)致水管在爐皮處剪斷，從而導(dǎo)致冷卻設(shè)備燒損．
自2012 年以來，韶鋼高度重視并嚴(yán)格控制有害元素入爐，使高爐入爐Zn 負(fù)荷降至0． 6 kg /t 鐵水平．
2． 3 加強(qiáng)冷卻設(shè)備管理
高爐爐身冷卻壁漏水不僅對高爐順行產(chǎn)生一定的影響，同時也對其他冷卻設(shè)備造成一定的影響． 減少和杜絕高爐冷卻設(shè)備在日常生產(chǎn)過程中漏水現(xiàn)象同樣也是高爐本體維護(hù)重要手段之一．
7 號高爐雖然銅冷卻板出現(xiàn)了大量的燒損現(xiàn)象，但其他冷卻壁尚處于開始燒損的初始階段． 對于銅冷卻板燒損的處理，主要采取對燒損箱體進(jìn)行灌漿、封堵，好的箱體維持原有的冷卻． 同時，制定出增加更換微型冷卻器等相關(guān)后期操作手段．
冷卻壁燒損的處理主要采取穿管的處理方式，既能維持一定的燒損管體區(qū)域的冷卻強(qiáng)度又能杜絕漏水入爐． 其主要方法是將漏水的冷卻壁進(jìn)出水管斷開，并以管道和閥門連接其下層出水管與上層進(jìn)水管，同時選擇外徑尺寸和長度合適的金屬軟管，將特制的金屬軟管傳入漏管內(nèi)，以金屬軟管代替原內(nèi)鑄管對冷卻壁冷卻，管道連接后，在兩管間灌高導(dǎo)熱性耐熱漿料，并向金屬軟管內(nèi)通入蒸汽使?jié){料與管壁盡快結(jié)合牢固，最后對管道試壓檢漏和焊接灌漿孔． 具體操作方法見圖2．
2． 4 高爐爐缸維護(hù)
7 號高爐爐缸采取“陶瓷杯+ 全碳磚爐底”結(jié)構(gòu)形式，在生產(chǎn)到一定周期后陶瓷杯會大面積脫落，不同部位突發(fā)性的局部溫度升高將現(xiàn)多發(fā)狀態(tài)，尤其是在出鐵口標(biāo)高以下( 象腳) 區(qū)域． 高爐爐缸內(nèi)襯逐步被侵蝕是必然的，并且是不可逆的． 但這種侵蝕采取一些措施后可以得到一定的緩解，以確保達(dá)到設(shè)計爐齡年限． 自7 號高爐側(cè)壁溫度異常升高以來，采取了如下措施．
1) 加強(qiáng)鐵口維護(hù)，保證打泥量和鐵口深度，確保鐵口深度在3 200 mm 以上．
2) 針對由于熱脹冷縮使?fàn)t缸磚襯與爐殼間出現(xiàn)氣隙的問題，采取爐缸及鐵口區(qū)壓漿措施來消除氣隙，抑制了鐵口區(qū)域冒煤氣的現(xiàn)象、提高了爐缸的有效傳熱效率．
3) 破損的冷卻器向爐內(nèi)漏水，將嚴(yán)重地影響爐襯壽命． 為防止向爐內(nèi)漏水，7號高爐通過加強(qiáng)對爐頂煤氣成分中H 含量、冷卻壁純水補水曲線、風(fēng)口中套、小套給排水差流量的監(jiān)視，以及定期組織管工查水等方法，來綜合判斷冷卻設(shè)備是否破損． 一旦發(fā)現(xiàn)破損，立即進(jìn)行處理．
4) 建立爐缸專項維護(hù)機(jī)制，采取高爐殘厚模式管理． 根據(jù)國內(nèi)大型高爐爐缸損壞統(tǒng)計資料，爐缸側(cè)壁侵蝕較嚴(yán)重的區(qū)域大多是在鐵口水平線以下約1． 5 m 范圍． 因此，取7 號高爐第七層( 鐵口標(biāo)高下方1． 6 m) 的FK 系統(tǒng)歷史溫度值推算出爐缸側(cè)壁殘厚為700、600、500 mm 對應(yīng)的溫度值( 見表2) ，針對這3 個溫度值制定殘厚管理制度，按要注意溫度、注意溫度和危險溫度3 個溫度點來控制．
2． 5 穩(wěn)定高爐各段爐體冷卻設(shè)備冷卻水量
7 號高爐采取開路式工業(yè)水循環(huán)冷卻模式，但經(jīng)過幾年生產(chǎn)以后，設(shè)備逐步老化，冷卻水壓出現(xiàn)下降． 隨著高爐進(jìn)入爐役后期，強(qiáng)調(diào)穩(wěn)定控制各段爐體冷卻設(shè)備冷卻水量． 目前各段水量控制如表3．
3 結(jié)語
韶鋼7 號高爐進(jìn)入爐役后期初級階段，設(shè)備老化、冷卻壁破損、爐況順行周期等給高爐爐況順行和長壽帶來不利影響． 為此7 號高爐采取了一系列應(yīng)對措施，積極探索爐役后期高爐本體維護(hù)的操作制度．
1) 加強(qiáng)入爐原燃料管理，盡量消除原燃料質(zhì)量下降帶來的不利影響; 通過上下部調(diào)劑、優(yōu)化操業(yè)配置，獲得了合理穩(wěn)定的煤氣流分布，達(dá)到合理的操作爐型．
2) 采取對漏水冷卻壁的穿管技術(shù)來盡可能維持冷卻壁原有的冷卻強(qiáng)度，減緩高爐冷卻壁的燒損速度．
3) 加強(qiáng)爐身爐缸長壽維護(hù)，通過爐缸殘厚管理模式，建立爐缸監(jiān)控維護(hù)制度，保證了爐缸溫度的安全受控，為爐役后期的穩(wěn)定順行提供了保障．