牛世杰

（山西太钢不锈钢股份有限公司炼铁厂， 山西 太原 030003）

鉴于大型高炉在现代化钢铁联合企业中的特殊地位，大型高炉一代炉役后期生产目标是保证高炉的安全稳定顺行，直至一代炉役终点。

山西太钢不锈钢股份有限公司（全文简称太钢）5号高炉为实现这一重要目标保证太钢全系统生产组织的稳定，长期采取堵风口、限产、配加钒钛矿、休风凉炉等一系列措施护炉，将炉缸温度控制在安全范围之内。但诸多护炉措施与增进高炉煤气流顺行的措施在一定范围内机理相悖，故当安全护炉与增进顺行发生冲突时，高炉最终都会以安全护炉为宗旨，因此给煤气流合理分布带来一定的负面影响，所以炉役后期炼铁技术工作者需不断提升高炉煤气流控制水平减少炉况波动次数及在炉况失常时迅速恢复的能力，减少安全生产成本。

1 炉况恶化原因

2018年3月2日5号高炉炉缸象脚区开始侵蚀，象脚区标高8.68 m双芯电偶45°方向插入耐材深度150mm处（耐材内侧电偶）持续升高，于2018年3月18日内侧电偶温度最高438℃，超过2015年4月15日历史最高侵蚀温度432℃，经太钢炼铁厂技术人员结合历史经验进行炉缸侧壁传热模型计算，该位置耐材厚度由前期990 mm侵蚀到970 mm，高炉连续采取一系列特护措施减缓整体象脚区铁水冲刷负荷、提高炉缸侧壁冷却强度、配加促进侵蚀部位新生渣铁壳的护炉剂（钒钛矿）和强化减少局部环流的极端措施（休风堵38号风口），见表1，确保安全生产。

表1 特护措施及不利影响

由表1特护措施及不利影响可以看出，炉缸特护措施对高炉顺行自下而上都有影响，下文将沿着自下而上逐一对炉况恶化原因进行分析。

1.1 炉缸堆积

5号高炉长期处于特护阶段，持续限产，2018年一季度产能水平见表2。

表2 5号高炉2018年一季度产能水平

2018年1～3月平均日产8 117 t，利用系数1.86。在该产能水平下，炉缸死焦堆置换速度下降，透气透液性不足最终导致热储备长期不足，进而造成炉缸活跃程度下降，炉缸堆积形成，接受风量能力下降，影响气流圆周分布，进而出现炉缸局部砖衬温度高点出现。如3月份，炉缸温度高点出现在8.68 m45°方向，最高438℃（创历史新高），其余方向温度点在200℃以下，3月18日20：06至3月19日3：37休风堵38号风口（累计堵2个风口：18号、38号）。

2018年3月休风4次，其中非计划休风为3次，共有4个风口烧坏。通过观察损坏风口，发现烧蚀部位均为风口下沿外侧，且在休风过程当中，风口有涌渣现象，炉缸工作状态已逐步变差（见表3）。

表3 5号高炉3月份休风

综上，长期限产及堵风口的护炉措施易造成炉缸堆积，不利于煤气流合理分布，是造成炉况失常的主要原因。

1.2 操作炉型不规整

炉役后期，炉本体砖衬脱落严重，炉型不规整，需进行炉身硬质压入人工修复炉衬。由于炉衬的不规律脱落，炉本体边缘气流易发展，人工造衬使用寿命逐年减少，2011年刚开始硬质压入后，新炉衬能维持约一个季度。目前进行硬质压入后的新炉衬维持时间缩短为10～20 d，而硬质压入造衬必须在定检过程进行，高炉定检周期受全太钢生产组织限制，定检周期为两个月。

因此，定检生产后随着时间推移，新炉衬逐步不规整脱落，加剧煤气流的波动，严重影响煤气的二、三次分布[1]。5号高炉生产周期现况为炉型变化大且不规整，边缘气流不稳定，冷板易损坏，3月共损坏冷板12块，其中4块内外腔损坏通工业水，冷却板向炉内漏水使炉型更加不规整，导致边缘气流稳定性差，气流控制难度增加，气流分布情况可参考图1。

图1 2018年全炉热负荷波动情况

从图1看出，1月11日和3月7日分别为2次定检，定检前都是热负荷剧烈波动，经过定检后稳定几天然后逐步上升开始波动，造成硬质压入浆料脱落，3月定检后全炉热负荷起来后居高不下，跟护炉措施的集中采用作用明显，下旬以后，热负荷居高不下，操作炉型难以控制，在（15 000～20 000）×10 MJ/h之间波动，风压高且拐动大，炉皮烧红、开裂次数增多。因此，全炉热负荷是否稳定是高炉顺行程度的集中体现，所以，硬质压入造衬后，新炉衬脱落是造成气流波动，影响高炉炉况顺行的又一重要原因。

1.3 烧结矿强度

炉缸活跃状态受限，堆积时，高炉接受风量能力差，对原燃料变差的抵抗力不足，2018年4月1日以后，烧结机提高机速，烧结矿强度下降明显，持续5 d转鼓强度日均值在77.5%以下，日均最低为76.85%（4月3日），如图2所示。透气性抵机指数K值随着烧结强度的下降升高明显，4月1日，K值由3.01升高至3.17，持续升高，高炉透气性变差，于4月5日4：30发生悬料，复风过程中出现管道，最终导致炉况失常，经过10 d的调整，炉况逐步恢复。

图2 烧结转鼓强度与K值相关性比较

2 处理过程

这次炉况失常处理过程大致可分为三个阶段：第一阶段，控制炉缸侧壁温度阶段（3月18日至4月5日）；第二阶段，全焦冶炼重塑软熔带阶段（4月6日至4月10日）；第三阶段，锰矿洗炉集中置换炉缸焦堆疏松区阶段（4月11日至4月13日）。通过三个阶段的调整恢复，4月14日变喷煤负荷，炉况趋于好转，4月15日焦比进至400 kg/t，炉况恢复结束。

2.1 控制炉缸侧壁温度

5号高炉长期护炉，炉缸工作状态差，中心气流不足，气流主要通道在炉墙边缘及过度带，3月初，5号高炉炉缸象脚区侧壁砖衬温度逐步上升，18日超过历史最高值，高炉采取休风堵风口和凉炉等极端措施控制炉缸砖衬的进一步侵蚀，迅速解决安全隐患，第一阶段主要目标为巩固炉缸温度下行趋势，避免反复以达安全生产的目的。

经前文原因分析可知，护炉过程实际就是煤气流分布向差阶段，在此阶段炉缸呈堆积状态且接受风量能力下降，高炉应对原燃料变差的抵抗力下降，鉴于4月1日烧结质量向差，高炉采取一系列应对措施如下：

1）装料制度同时疏松中心和边缘气流，定压差（全压差不超190 kPa）操作。

2）焦比由 360（含焦丁 20）kg/t增加至 370（含焦丁 20）kg/t。

3）K值最高升高至3.41时，焦比增加至380（含焦丁 20）kg/t。

本阶段巩固炉缸侧壁温度下行趋势，保证安全生产的重要目标得以实现，为后面采取活跃炉缸措施恢复炉况奠定基础。

2.2 全焦冶炼重塑软熔带

4月1日开始烧结强度下降，烧结在炉内粉化增加，堵塞边缘及过渡带气流通道，风压持续升高，4月3日～4日烧结强度急剧下降高炉虽退负荷应对，但边缘气流通道无明显改善，4月5日发生悬料，恢复过程中，高炉不接受风量，时有管道发生，退全焦冶炼，全炉焦比640 kg/t，稳定风量通过全焦冶炼重塑软熔带，此阶段过程详见图3。该阶段采取的主要措施：

1）全焦冶炼，焦比 525～640 kg/t。

2）根据炉况变化，调整风量使用，定压差（全压差不超190 kPa）操作。

3）调整料制，发展中心；保证渣铁热量，铁水测温大于1 520℃，降低炉渣碱度1.05～1.10。

4）调整风温、加湿控制T理为2 300～2 400℃。

5）积极查水，减少冷板漏水；炉缸每班两次排水；控制损坏风口流量差。

2.3 置换炉缸焦堆疏松区

经过第二阶段，炉缸侧壁温度全部控制在200℃以下，且有一定程度的结厚，为本阶段赢得最好时机，第三阶段（4月11日—13日）置换炉缸焦堆疏松区采取的具体措施如下：

1）捅开18号风口活跃炉缸；使用60 mm钻头加强炉前排放[2]。

图3 全焦冶炼重塑软熔带阶段风量与焦比参照图

2）配加Mn矿洗炉，风量逐步恢复至6000m3/min，4月14日变喷煤负荷，炉况趋于好转，4月15日焦比进至400 kg/t，炉况恢复结束。

3 结论

炉役后期，为实现高炉长寿和顺行，在控制高炉炉况波动程度、失常恢复方面积累了一定操作经验，现总结如下：

1）加强炉缸管理。第一，因炉缸温度高堵风口后，通过温度监控、热流强度监控，计算推测该区域炉缸状态。及时捅开风口，避免因长时间堵风口，造成炉缸局部堆积影响气流分布，甚至气流失常的严重后果。第二，坚持维持足够的风量，充足的渣铁热量，保证炉缸活跃。

2）加强烧结矿质量管控。烧结矿保供较为紧张，不能因提高烧结产量而忽视烧结质量，所带来的后果是得不偿失的，烧结强度控制不低于77.5。

3）加强高炉透气性管理。在高炉透气性变差，有气流失常征兆时，及时退焦炭负荷（视炉况趋势可退全焦），疏松料柱，改善高炉透气性。

4）加强查水。冷板损坏数量日趋增加，加强查水捡漏作业。休风更换坏风口以后，炉缸排气门每班坚持排水，排水量未见明显减少。

5）定期炉身硬质压入。炉役后期，炉型不规整，炉本体跑煤气、裂缝多，坚持定期炉身硬质压入，充分利用检维修补焊炉皮，提高施工质量。

[1]张庆东，孙占国，周红波，等.安钢8号高炉炉况恶化后的处理[J].炼铁，2007，26（4）：30.

[2]敖爱国.宝钢2号高炉炉役后期炉缸的维护[J].宝钢技术，2001（2）：1-3.