對(duì)預(yù)防爐缸燒穿的看法及近幾年首鋼護(hù)爐實(shí)踐
摘要 爐缸燒穿的危害性很大。首鋼曾發(fā)生的兩次爐缸燒穿實(shí)踐表明，爐缸溫度急劇升高，采取措施控制不住時(shí)是燒穿前征兆。應(yīng)制定高爐爐缸溫度的控制標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)防爐缸燒穿就要控制住爐缸溫度在安全范圍，使其不要處于危險(xiǎn)狀態(tài)。近幾年首鋼護(hù)爐的措施主要采取了控制合理的產(chǎn)能、加入含鈦爐料、提高水量、降低進(jìn)水溫度、堵風(fēng)口、停風(fēng)涼爐等措施。
關(guān)鍵詞 預(yù)防爐缸燒穿 護(hù)爐措施
爐缸燒穿是煉鐵生產(chǎn)中最嚴(yán)重的安全事故之一，生產(chǎn)中密切關(guān)注爐缸的運(yùn)行狀況，隨時(shí)掌握爐缸各個(gè)部位的溫度變化，根據(jù)變化情況及時(shí)采取相應(yīng)措施，是非常重要的。
1 爐缸燒穿的危害性
1.1爐缸部位的特點(diǎn)
爐缸是高爐冶煉過(guò)程的開(kāi)始和終結(jié)部位，在該部位存在著固、氣、液相共存的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，是高爐內(nèi)溫度最高的區(qū)域；而爐缸部位最重要的特點(diǎn)是儲(chǔ)存冶煉的全部渣鐵，并從鐵口排出。因而該部位的耐火材料始終受到高溫、熱應(yīng)力的破壞；渣鐵化學(xué)侵蝕、鐵水沖刷與滲透；有害元素滲透侵蝕等因素的損壞，是高爐工作環(huán)境最惡劣的區(qū)域。
通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐和理論研究,普遍認(rèn)為渣鐵環(huán)流沖刷是導(dǎo)致?tīng)t缸內(nèi)襯侵蝕的一個(gè)重要原因。為了減輕爐缸鐵水環(huán)流和象腳狀侵蝕，現(xiàn)代高爐死鐵層呈增加趨勢(shì)，一般死鐵層深度約為爐缸直徑的20%-25%、首鋼高爐約為20%（見(jiàn)表1），相應(yīng)爐缸死鐵層儲(chǔ)存的渣鐵量在增加，如首鋼京唐高爐死鐵層的鐵水儲(chǔ)量約有3900t。
1.2爐缸燒穿的危害性
高爐一旦發(fā)生爐缸燒穿，可產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，歸結(jié)有如下幾點(diǎn)：
（1）可能發(fā)生重大的人員安全事故。在有大量渣鐵外流時(shí)，可能會(huì)燒壞冷卻系統(tǒng)等設(shè)施，誘發(fā)重大爆炸事故。如某108m3高爐2005年2月9日在鐵口下400mm處燒穿爆炸，發(fā)生死10人、傷5人安全事故。
（2）一般會(huì)終止高爐一代爐役的生產(chǎn)。出現(xiàn)爐缸燒穿，往往爐缸已受到嚴(yán)重侵蝕，再加上燒出時(shí)的毀壞，有時(shí)很難再維持安全生產(chǎn)，需進(jìn)行大修。如1963年11月12日太鋼1053m3高爐發(fā)生爐缸燒穿430mm*610mm不規(guī)則橢圓孔，并出現(xiàn)劇烈爆炸，燒壞三塊冷卻壁，炸壞總出水管，東過(guò)濾器震塌，熱風(fēng)爐操作室及休息室磚墻震裂，附近100m內(nèi)建筑物門窗全部震碎，1#熱風(fēng)支管開(kāi)裂，3#、4#支柱橫梁拉筋被震彎，高爐被迫停爐大修。
（3）嚴(yán)重影響生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)計(jì)劃。爐缸燒穿后需較長(zhǎng)時(shí)間處理，若臨時(shí)決定大修一般要改變生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)計(jì)劃，特別是在大修準(zhǔn)備工作不夠時(shí)，會(huì)造成非常被動(dòng)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)局面。如2010年8月20日沙鋼集團(tuán)宏發(fā)煉鐵廠1#（2500m3）高爐，在爐缸1-2號(hào)冷卻壁界面燒穿500mm*700mm一個(gè)孔，引發(fā)大火，被迫停爐11d進(jìn)行挖補(bǔ)后維持生產(chǎn)128d，期間平均高爐利用系數(shù)1.77t/m3.d。炭磚外表面溫度隨產(chǎn)量提高而升高，從70℃到400℃。大修停爐后鐵口區(qū)域殘磚為50--80mm、非鐵口殘磚為150mm厚。2011年1月10日大修后開(kāi)爐。
2 爐缸燒穿前征兆
80年代首鋼曾發(fā)生過(guò)兩次爐缸燒穿，第一次是1986年4#高爐（1200m3）出現(xiàn)爐缸燒穿，其燒穿前主要征兆見(jiàn)圖1[3]。
第二次是1989年3#高爐（1036m3）出現(xiàn)爐缸燒穿。其經(jīng)過(guò)是11月28日7:00二層17#-2水箱水溫差升高到1.0℃，決定改煉鑄造鐵、降低頂壓、停風(fēng)堵風(fēng)口；9:40（17#-1）水箱水溫差升高到1.2℃、18#-1水箱水溫差升高到1.0℃；9:50改常壓；10:00 17#-2水箱水溫差升高到1.2℃，此時(shí)高爐出鐵，出鐵過(guò)程中17#-1、18#-1水箱水溫差降到0.9℃、 17#-2降到1.1℃；11:19停風(fēng)后17#-2降到0.9℃；11:35正在換風(fēng)口中， 17#-2又升到1.0℃、 18#-1由0.9℃突然升到6.6℃；11：36（19#-1）升到7.6℃； 11：38（19#-1）升到8.4℃，此時(shí)組織所有人員撤離現(xiàn)場(chǎng)，不久發(fā)生爐缸燒穿。
兩次燒穿實(shí)踐表明，冷卻壁水溫差（或熱流強(qiáng)度、熱電偶溫度）急劇升高，采取措施控制不住時(shí)是燒穿前征兆。當(dāng)熱流強(qiáng)度超過(guò)極限值后，就會(huì)出現(xiàn)這種情況，此時(shí)爐缸燒穿是難于避免的。預(yù)防爐缸燒穿就要控制住爐缸溫度在安全范圍，使其不要處于危險(xiǎn)狀態(tài)。
在實(shí)際生產(chǎn)中由于爐缸被侵蝕狀況不可看見(jiàn)；爐缸溫度檢測(cè)的局限性（冷卻壁水溫差及熱流強(qiáng)度表示測(cè)量面積的平均數(shù)值等)；不同磚襯材質(zhì)性能參數(shù)的差別；爐缸溫度升高原因的復(fù)雜性（是否有串氣等）等原因，目前還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的、準(zhǔn)確的、限制性的控制標(biāo)準(zhǔn)。
爐缸被侵蝕的原因是很復(fù)雜的，與高爐設(shè)計(jì)、生產(chǎn)操作、耐材質(zhì)量、施工質(zhì)量等有關(guān)，往往出現(xiàn)同樣的爐缸結(jié)構(gòu)、同樣的材質(zhì)，侵蝕不一樣的情況。
還有一個(gè)問(wèn)題：殘余炭磚剩多少可確保安全？目前也還沒(méi)有一個(gè)很有把握答案，可能會(huì)在殘余炭磚剩下不多情況下，出現(xiàn)漂浮、滲漏、易被移動(dòng)（如沙鋼集團(tuán)宏發(fā)鐵廠1#高爐灌漿后7個(gè)風(fēng)口全黑，在風(fēng)口發(fā)黑后9h時(shí)燒出[1]）、被沖刷等情況。同時(shí)伴隨著水溫差（熱流強(qiáng)度）會(huì)連續(xù)升高或跳躍式升高，有時(shí)采取措施都來(lái)不及，導(dǎo)致燒出。
因此已經(jīng)出現(xiàn)爐缸水溫差或熱流強(qiáng)度、熱電偶溫度很高情況時(shí)，不宜再去探求更高的控制標(biāo)準(zhǔn)。爐缸磚襯溫度升高，說(shuō)明磚襯前邊沒(méi)有形成保護(hù)層，磚襯受到了侵蝕。炭磚導(dǎo)熱系數(shù)高，在其前邊形成了穩(wěn)定的保護(hù)層時(shí)，不一定爐缸溫度就高。如使用導(dǎo)熱系數(shù)較高UCAR磚的首鋼原北京3#高爐，自1993年投產(chǎn)至2010年停產(chǎn)期間，爐缸側(cè)壁溫度始終處于較低水平，生產(chǎn)了17年6個(gè)月一直沒(méi)有加入含鈦爐料。爐缸磚襯被侵蝕到一定厚度應(yīng)采取護(hù)爐措施，制止住炭磚侵蝕，使其盡快回到安全范圍，確保長(zhǎng)期安全生產(chǎn)。
一般各廠應(yīng)根據(jù)多年的經(jīng)驗(yàn)（或借鑒外廠標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)合自己具體情況和經(jīng)驗(yàn)）制定相應(yīng)高爐的控制標(biāo)準(zhǔn)。如首鋼原北京地區(qū)高爐對(duì)于當(dāng)時(shí)使用的貴陽(yáng)炭磚，通過(guò)多年實(shí)踐規(guī)定的控制標(biāo)準(zhǔn)：
熱流強(qiáng)度≥33.48 MJ/(m2.h)時(shí),[Ti]按0.08%-0.10%控制；
熱流強(qiáng)度≥41.87 MJ/(m2.h)時(shí),[Ti]按≥0.10%控制；
熱流強(qiáng)度≥46.04 MJ/(m2.h)時(shí),堵該水箱上方的風(fēng)口；
熱流強(qiáng)度≥54.43 MJ/(m2.h)時(shí),停風(fēng)涼爐。
再如武鋼在80年代根據(jù)高爐破損調(diào)查和冷卻制度的研究④（見(jiàn)圖2），確定了5#高爐冷卻參數(shù)（設(shè)計(jì)值）（見(jiàn)表2）。
在生產(chǎn)中補(bǔ)充了爐缸控制規(guī)定：
爐缸熱流強(qiáng)度報(bào)警值≤29.3MJ/m2.h（7000 kcal/m2.h）；
爐缸熱流強(qiáng)度警戒值≤37.67MJ/m2.h（9000 kcal/m2.h）；
爐缸熱流強(qiáng)度事故狀態(tài)≤50.23MJ/m2.h（12000 kcal/m2.h）。
熱流強(qiáng)度超過(guò)報(bào)警值后必須采取措施把熱流強(qiáng)度降低到安全范圍以內(nèi)。
一般對(duì)爐缸溫度(或熱流強(qiáng)度）升高到不同水平，制定了相應(yīng)的控制標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)采取的措施。在這一控制過(guò)程中，有時(shí)會(huì)存在不妥的作法：有的在前期措施不力（或重視不夠），在爐缸溫度(或熱流強(qiáng)度）升高到危險(xiǎn)程度時(shí)才采取劇烈的護(hù)爐措施，擔(dān)心之前采取這些措施會(huì)影響產(chǎn)量。一旦爐缸溫度(或熱流強(qiáng)度）降低后，又采取取消或減輕護(hù)爐的措施，盡快提高產(chǎn)量的作法，周爾復(fù)始；還有的想試探找到一個(gè)極限控制標(biāo)準(zhǔn)（甚至修改已制定的標(biāo)準(zhǔn)），寄托于已采取的措施有效，不到這一標(biāo)準(zhǔn)，不采取劇烈的護(hù)爐措施。這樣做可能會(huì)出現(xiàn)以下不利情況和風(fēng)險(xiǎn)：
（1）在爐缸溫度(或熱流強(qiáng)度）升高到危險(xiǎn)程度時(shí)采取劇烈的護(hù)爐措施，易引起爐況穩(wěn)定順行變差，調(diào)整不好易導(dǎo)致?tīng)t況失常。
（2）采取措施不當(dāng)時(shí)，易導(dǎo)致?tīng)t缸進(jìn)一步破損，甚至燒出。
（3）在爐缸處于危險(xiǎn)程度時(shí)，可能會(huì)控制不住爐缸溫度升高的趨勢(shì)，由于看不到爐缸侵蝕狀況及多種復(fù)雜因素，爐缸溫度(或熱流強(qiáng)度）何時(shí)升高，升高到何種水平是無(wú)法預(yù)測(cè)的。例如冷卻壁水溫差(或熱流強(qiáng)度）已經(jīng)是很高水平了，看到目前爐缸沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)題，是否采取劇烈護(hù)爐措施猶豫不決，想水溫差再升高0.1℃再采取劇烈護(hù)爐措施，但有時(shí)會(huì)升高很高幅度，以致無(wú)法控制，出現(xiàn)類似首鋼上述爐缸燒穿情況。
應(yīng)該在一個(gè)安全的數(shù)值范圍內(nèi)進(jìn)行生產(chǎn)，這樣一旦在爐缸受到侵蝕，水溫差（熱流強(qiáng)度）、熱電偶溫度升高時(shí)有采取和調(diào)整、完善措施的時(shí)機(jī)。爐缸侵蝕比較嚴(yán)重時(shí)，爐缸溫度（熱流強(qiáng)度）易出現(xiàn)連續(xù)升高情況，此時(shí)比較危險(xiǎn)，甚至采取措施也來(lái)不及起作用。應(yīng)改變?cè)跔t缸溫度（熱流強(qiáng)度）較高時(shí)采取劇烈護(hù)爐措施，爐缸溫度（熱流強(qiáng)度）下來(lái)時(shí)停止護(hù)爐措施的做法。應(yīng)及時(shí)采取護(hù)爐措施，制止住進(jìn)一步的侵蝕，維持炭磚一定厚度，有利于今后在確保安全的情況下，維持一個(gè)較適宜的生產(chǎn)水平和較好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。待到爐缸侵蝕較嚴(yán)重時(shí)再采取措施，往往可能會(huì)造成被動(dòng)局面（爐況失常、產(chǎn)量大幅波動(dòng)等）。
3 近幾年首鋼采取的護(hù)爐措施
高爐投產(chǎn)后，爐缸各種設(shè)計(jì)參數(shù)尺寸、磚襯材質(zhì)性能、施工質(zhì)量等一般是不易改變的，在爐缸受到一定侵蝕，為了預(yù)防爐缸燒穿，首鋼高爐近幾年來(lái)主要采取了以下措施：
3.1控制合理的產(chǎn)能
高爐產(chǎn)量高，使?fàn)t缸環(huán)流加劇，不利于爐缸的維護(hù)，長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)高利用系數(shù)在一定條件下也是導(dǎo)致?tīng)t缸溫度升高的一個(gè)原因。在爐缸侵蝕嚴(yán)重情況下，要根據(jù)實(shí)際情況降低產(chǎn)量水平，這對(duì)于控制爐缸溫度進(jìn)一步升高是見(jiàn)效較快的措施。
首鋼遷鋼1號(hào)和2號(hào)高爐開(kāi)爐以來(lái)產(chǎn)量一直保持高水平，連續(xù)4-5年平均系數(shù)在2.49 t/（m3·d），高產(chǎn)加劇鐵水環(huán)流對(duì)爐缸側(cè)壁的侵蝕。在采取階段性加入含鈦爐料護(hù)爐、提高冷卻水量、堵局部風(fēng)口等措施效果減弱情況下，2011年將高爐利用系數(shù)2.49 t/（m3·d）降至2.3 t/（m3·d）左右。主要通過(guò)穩(wěn)定風(fēng)量，用氧氣調(diào)節(jié)高爐產(chǎn)量的方法（見(jiàn)圖3），這樣可以保持風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能基本不變，有利于爐缸活躍和保證中心煤氣流的穩(wěn)定，既達(dá)到了減輕鐵水對(duì)碳炭磚的侵蝕，又保持了爐況的穩(wěn)定順行。采取這一措施后，較長(zhǎng)一段時(shí)間1號(hào)高爐冷卻壁水溫差被控制在0.5℃以下，炭磚最高熱電偶控制在350℃以內(nèi)；2號(hào)高爐冷卻壁水溫差被控制在0.3℃以下，炭磚最高熱電偶控制在150℃以內(nèi)，保證了爐缸的安全。
首鋼長(zhǎng)鋼9#高爐（1080m3）也有類似實(shí)踐。該爐于2009年6月28日投產(chǎn)，生產(chǎn)指標(biāo)較好（見(jiàn)表3）。
2011年10月后爐缸溫度逐步升高，二段冷卻壁熱流強(qiáng)度平均突破20.93MJ/m2·h 。2012年5月后，爐缸二段冷卻壁熱流強(qiáng)度整體又有明顯上升，6月份二段熱流強(qiáng)度水平開(kāi)始超過(guò)三段熱流強(qiáng)度，10月份二段9組冷卻壁熱流強(qiáng)度突破33.49MJ/m2·h，開(kāi)始采取局部冷卻壁通高壓水措施。2013年6月14日二段17組冷卻壁（18#風(fēng)口下方）熱流強(qiáng)度逐步升高到41.95MJ/m2·h，又進(jìn)一步采取了降低頂壓至170kPa的措施。但6月16日該冷卻壁熱流強(qiáng)度又升高至45.01MJ/m2·h，隨即減風(fēng)至2600m3/min、控制頂壓160kPa，并停風(fēng)堵該方位風(fēng)口，熱流強(qiáng)度才得到控制。隨后利用定修機(jī)會(huì)對(duì)高爐爐缸爐體進(jìn)行灌漿處理，并將17組的兩塊水箱一個(gè)進(jìn)水改為一塊水箱一個(gè)進(jìn)水的模式，提高冷卻能力。以后隨著風(fēng)量及產(chǎn)量水平的降低，爐缸溫度（熱流強(qiáng)度）逐步降低。進(jìn)入8月份在風(fēng)量水平穩(wěn)定在3100 m3/min較高水平時(shí)，首先重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的爐缸熱電偶溫度逐步升高，隨后相應(yīng)部位冷卻壁的熱流強(qiáng)度也呈現(xiàn)出回升趨勢(shì)。其中到8月19日二段拆開(kāi)通水的17組冷卻壁熱流強(qiáng)度又升到原有水平（17#A 43.12MJ/m2·h、17#B43.72MJ/m2·h）。
2013年10月后控制高爐利用系數(shù)2.9t/m3.d以下，同時(shí)保持[Si]在0.5-0.55%之間，相應(yīng)將[Ti]由0.047%提高到0.1%左右，控制住了爐缸溫度升高的趨勢(shì)，取得了護(hù)爐及路況穩(wěn)定順行的效果（見(jiàn)圖4、圖5、圖6）。
不但高爐產(chǎn)量與爐缸側(cè)壁的侵蝕有關(guān)系，護(hù)爐時(shí)含鈦爐料加入量也與高爐的產(chǎn)量水平有關(guān)，遷鋼3#高爐（4078m3)摸索到：在利用系數(shù)2.04t/m3.d時(shí)，入爐（TiO2)要達(dá)到3.5kg/t；利用系數(shù)2.28t/m3.d時(shí)，入爐（TiO2)要達(dá)到5.5kg/t；利用系數(shù)2.35t/m3.d時(shí)，入爐（TiO2)要達(dá)到9.79kg/t才能取得護(hù)爐目的[5]。
以上實(shí)踐說(shuō)明，在一定條件下（設(shè)計(jì)、材質(zhì)、原燃料、操作、施工等），控制適宜的產(chǎn)量水平，有利于延長(zhǎng)爐缸壽命，過(guò)高追求產(chǎn)量水平，將加快爐缸的侵蝕；在爐缸受到侵蝕護(hù)爐時(shí)，含鈦爐料的用量及其它措施的力度，隨著產(chǎn)量水平的提高也要增加和加大，相應(yīng)帶來(lái)的不力影響隨之增強(qiáng)，因此要探求好爐缸溫度、含鈦爐料加入量及其它措施的力度、順行、產(chǎn)量、消耗等之間的平衡點(diǎn)，是一件非常重要的工作。
3.2 加入含鈦爐料護(hù)爐
生產(chǎn)實(shí)踐說(shuō)明在爐缸受到侵蝕時(shí)，采用含鈦爐料護(hù)爐是有效的，隨著侵蝕加深應(yīng)增加其加入量，應(yīng)根據(jù)各爐具體情況探求合適的[Ti]含量，控制好鐵水成分（[P]、[Si]、[S]、[Mn])及鐵水溫度。在爐缸侵蝕到按控制標(biāo)準(zhǔn)需要護(hù)爐時(shí)，最好采取長(zhǎng)期加鈦?zhàn)o(hù)爐做法。但隨著含鈦爐料加入量的增加，會(huì)影響爐缸的活躍性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)爐缸堆積。因此在采取加入含鈦爐料護(hù)爐時(shí)要取得護(hù)好爐，同時(shí)又要保持爐況順行、穩(wěn)定，是值得探求的問(wèn)題。
首鋼遷鋼1號(hào)和2號(hào)高爐在2011年之前，一直采取階段性護(hù)爐做法，即爐缸熱電偶溫度和冷卻壁水溫差升高時(shí)加入鈦礦，溫度下降后取消鈦礦，隨著爐缸內(nèi)沉積鈦的流失，爐缸熱電偶溫度和冷卻壁水溫差又反復(fù)上升。以后采取了長(zhǎng)期加鈦?zhàn)o(hù)爐的做法，并提高了鐵水中含鈦量的水平。在長(zhǎng)期加入含鈦爐料護(hù)爐期間，通過(guò)抓好原燃料管理；調(diào)整裝料制度和送風(fēng)制度，取得了打開(kāi)中心、穩(wěn)定邊緣的煤氣分布，保持了全風(fēng)水平；嚴(yán)格控制好爐溫，[Si]控制在0.45%~0.50%，鐵水溫度控制在1500℃以上，提高了鈦元素的收得率，保持了爐況穩(wěn)定順行。同時(shí)通過(guò)實(shí)時(shí)計(jì)算爐缸鈦沉積量去調(diào)整入爐含鈦物料的比例，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出一種在線計(jì)算模型。通過(guò)在線數(shù)據(jù)采集進(jìn)行爐內(nèi)鈦沉積量的計(jì)算，使?fàn)t缸鈦的碳氮化合物長(zhǎng)期處于穩(wěn)定狀態(tài)。隨著爐齡延長(zhǎng)、侵蝕的加劇，含鈦爐料加入量也在增加。2014年一高爐和二高爐鐵中[Ti]含量分別達(dá)到了0.139%和0.128%，比2013年分別提高了0.055個(gè)百分點(diǎn)和0.025個(gè)百分點(diǎn)。鐵中[Ti]含量的增加對(duì)爐缸活躍性的影響加大，遷鋼高爐經(jīng)過(guò)調(diào)整保持了爐況順?lè)€(wěn)，但指標(biāo)也受到了影響（見(jiàn)圖7、圖8、表4、表5）。
如上所述，護(hù)爐時(shí)含鈦爐料加入量與爐缸侵蝕狀況及產(chǎn)量水平有關(guān)，長(zhǎng)期護(hù)爐時(shí)在一定條件下其加入量在一定范圍內(nèi)，通過(guò)調(diào)整好基本制度、搞好操作、保持全風(fēng)和適宜的爐溫，可以取得既能護(hù)爐，又不會(huì)對(duì)高爐順行產(chǎn)生明顯影響的效果。但進(jìn)一步增加入爐量，操作難度加大，指標(biāo)也會(huì)受到影響。
爐缸受到侵蝕開(kāi)始采取加鈦?zhàn)o(hù)爐時(shí)，要密切觀察爐缸溫度變化趨勢(shì)，一旦出現(xiàn)停止（或較少）加入含鈦爐料爐缸溫度有升高情況時(shí)，最好采取長(zhǎng)期加入含鈦爐料措施，制止住爐缸溫度反復(fù)升高現(xiàn)象，減少對(duì)爐缸侵蝕。
2012年2月7日京唐2號(hào)高爐爐缸磚襯7層TE31316點(diǎn)溫度開(kāi)始升高，此后采取了提水量、降低水溫、局部通工業(yè)水強(qiáng)化冷卻、降低冶煉強(qiáng)度、更換下斜風(fēng)口等措施，但整體效果不太明顯，后于6月5日開(kāi)始加鈦?zhàn)o(hù)爐，溫度很快降至90 ℃左右，7月18日停止加鈦（見(jiàn)圖9）。
2012年11月后，爐缸8層TE31376點(diǎn)溫度也開(kāi)始升高，在采取諸多措施效果不明顯時(shí)，12月24日開(kāi)始加鈦?zhàn)o(hù)爐，2013年4月7-18日在溫度已穩(wěn)定并降至90 ℃左右時(shí)，停止加鈦，但溫度很快回升，采取了繼續(xù)加含鈦爐料措施，控制住了溫度升高趨勢(shì)（見(jiàn)圖10）。
鑒于以上實(shí)踐，為了爐缸的長(zhǎng)期安全穩(wěn)定，防止局部溫度再次出現(xiàn)升高現(xiàn)象，京唐高爐采取了長(zhǎng)期加鈦?zhàn)o(hù)爐措施，在控制鐵中[Ti]0.1%左右時(shí) ，保持了爐缸溫度的長(zhǎng)期穩(wěn)定，并且取得了較好的生產(chǎn)水平。實(shí)踐說(shuō)明最好抓住早期加入含鈦爐料時(shí)機(jī)，堅(jiān)持長(zhǎng)期加入，可以取得在鐵中含鈦水平不太高情況下，取得護(hù)爐、順?lè)€(wěn)雙效結(jié)果。
3.3 提高水量、降低進(jìn)水溫度
在爐缸侵蝕嚴(yán)重時(shí)，增大冷卻水量也是有效的措施之一。生產(chǎn)實(shí)踐表明提高水量（或降低進(jìn)水溫度）有利于強(qiáng)化冷卻。溫度梯度影響Ti (C 、N)的析出。在加入含鈦爐料護(hù)爐同時(shí)，應(yīng)對(duì)相應(yīng)部位的冷卻壁采取強(qiáng)化冷卻措施，以降低爐缸炭磚的熱面溫度，促進(jìn)Ti (C 、N)的沉積析出。首鋼實(shí)踐表明，在加入含鈦爐料護(hù)爐時(shí)提高冷卻強(qiáng)度，有時(shí)溫度降低趨勢(shì)快。
首鋼長(zhǎng)鋼8號(hào)高爐（1080m3) 2011年3月30日14號(hào)風(fēng)口下方標(biāo)高6900mm位置，挨著爐缸炭磚的臨時(shí)熱點(diǎn)偶溫度突然升高，14號(hào)A2從166℃短時(shí)間內(nèi)升至184℃、14號(hào)B2從169℃升至195℃，二段12號(hào)冷卻壁組水溫差升至1.3℃，熱流強(qiáng)度超過(guò)58.6MJ/m2.h，13號(hào)冷卻壁組水溫差升至0.9℃，熱流強(qiáng)度超過(guò)34.743MJ/m2.h，爐皮溫度最高達(dá)到80℃，采取了鐵后緊急休風(fēng)涼爐，提高含鈦爐料加入量，提高冷卻水量等措施，制止住了爐缸燒穿。在2012年2月20日大修時(shí)發(fā)現(xiàn)該處鐵水幾乎接觸水箱（見(jiàn)圖11、圖12、圖13）。
遷鋼高爐在加鈦?zhàn)o(hù)爐同時(shí)也提高了冷卻壁水量，1號(hào)、2號(hào)高爐增加了水泵，專用于提高溫度升高冷卻壁的通水量。如1號(hào)高爐專泵供水投入使用后，水溫差升高的冷卻壁通水量為21m3/h，計(jì)算流速為6.1m/s，促進(jìn)了護(hù)爐效果。
其他廠高爐也有類似實(shí)踐，2013年梅鋼2#高爐（1280m3）在爐缸侵蝕比較嚴(yán)重情況下，其中2013年5月30日三段10號(hào)水箱熱流強(qiáng)度達(dá)到91.27MJ/（m2.h），在加鈦?zhàn)o(hù)爐同時(shí)控制了較高的冷卻水量。爐缸二段冷卻壁的水頭平均流量約為23-25t/h，壓力為0.85MPa；三段冷卻壁的水頭平均流量約為21-23t/h，壓力為0.85MPa，相應(yīng)水速約在6-8m/s。配合其它護(hù)爐措施，防止了爐缸燒穿[6]。
3.4堵風(fēng)口
在發(fā)生爐缸局部異常侵蝕，相應(yīng)部位出現(xiàn)溫度（或熱流強(qiáng)度）升高時(shí)，可采取堵局部風(fēng)口措施，以減少該部位渣鐵攪動(dòng)，有利于減輕該部位爐缸的侵蝕，再配合其它護(hù)爐措施可取得一定的護(hù)爐效果。此外，因護(hù)爐在風(fēng)量減少、降低高爐利用系數(shù)時(shí)，堵風(fēng)口還可保持相應(yīng)的鼓風(fēng)動(dòng)能，有利于送風(fēng)制度的穩(wěn)定。
京唐2號(hào)高爐2012年年底護(hù)爐時(shí)，采取了加鈦、提高水量、適當(dāng)控制冶煉強(qiáng)度等措施，控制住了爐缸溫度進(jìn)一步升高，但溫度下降幅度非常緩慢，又采取停風(fēng)堵2個(gè)風(fēng)口措施后，溫度降低明顯。實(shí)踐說(shuō)明在爐缸局部溫度較高，初期不易控制時(shí)，配合其它護(hù)爐措施，臨時(shí)堵溫度升高部位的風(fēng)口，效果比較好。
首鋼通鋼6號(hào)高爐（810m3）在2012年護(hù)爐期間多次配合采用堵風(fēng)口的措施，取得了較好的護(hù)爐效果：
4月19日爐缸2段22塊第1根水管溫差升高至0.65℃、熱流強(qiáng)度達(dá)到96.3MJ/（m2.h）4月20日休風(fēng)堵該部位上方的11號(hào)風(fēng)口；22日開(kāi)始水溫差降到0.1-0.2℃。
4月19日2段18塊第3根水管熱流強(qiáng)度達(dá)到79.55MJ/（m2.h），4月22日改高壓工業(yè)水冷卻，5月21日休風(fēng)堵9號(hào)風(fēng)口，熱流強(qiáng)度降到58.62MJ/（m2.h）。
5月29日2段2塊第1根水管熱流強(qiáng)度達(dá)到75.36MJ/（m2.h），堵2號(hào)風(fēng)口，熱流強(qiáng)度降到,50.24MJ/（m2.h）。
7月26日2段26塊第3根水管熱流強(qiáng)度升高到75.36MJ/（m2.h），改為高壓水后熱流強(qiáng)度降幅不大，7月27日休風(fēng)堵13號(hào)風(fēng)口，熱流強(qiáng)度逐漸降到41.87-50.24MJ/（m2.h）。
在大修拆爐時(shí)2段第22塊冷卻壁處發(fā)現(xiàn)有局部滲鐵現(xiàn)象，2段18塊、26塊冷卻壁前碳磚厚度僅剩200-400mm。首鋼通鋼在總結(jié)6號(hào)高爐護(hù)爐實(shí)踐體會(huì)到，在采取加入鈦礦、降低冶煉強(qiáng)度護(hù)爐措施同時(shí)，配合改高壓水強(qiáng)化冷卻及堵風(fēng)口見(jiàn)效較快。
首鋼長(zhǎng)鋼8號(hào)高爐（1080m3）在2012年大修前配合其它護(hù)爐措施，持續(xù)采取堵風(fēng)口、縮小送風(fēng)面積（由0.2457m2降為0.2104m2 ）、控制適宜的利用系數(shù)措施，也取得了較好效果（見(jiàn)圖14）。
實(shí)踐表明配合其它護(hù)爐措施，堵?tīng)t缸溫度升高部位的風(fēng)口，有時(shí)是控制爐缸溫度見(jiàn)效快的一個(gè)措施。
3.5停風(fēng)涼爐
在爐缸侵蝕很嚴(yán)重時(shí)，要加強(qiáng)監(jiān)護(hù)和分析，已出現(xiàn)危機(jī)情況，要果斷采取停風(fēng)涼爐措施，防止?fàn)t缸燒穿。待熱電偶溫度（或水箱水溫差）下來(lái)，經(jīng)過(guò)綜合分析判斷，若無(wú)燒穿危險(xiǎn)，可采取堵風(fēng)口、增加含鈦入爐料、提高冷卻水量等措施，酌情考慮送風(fēng)。送風(fēng)后，采取其它一系列護(hù)爐措施，維護(hù)好爐缸。
首鋼水鋼2號(hào)高爐（1200m3）2011年9月26日投產(chǎn)，但投產(chǎn)僅半年多后爐缸側(cè)壁標(biāo)高10.225m處的1003號(hào)熱電偶溫度急劇上升至975℃；二段20號(hào)、21號(hào)、22號(hào)（南渣口正下方）冷卻壁溫差由0.4℃急劇上升至0.9℃和1℃；9.53m標(biāo)高，插入深度560mm的9002號(hào)熱電偶上升至980℃，利用計(jì)劃?rùn)z修機(jī)會(huì)對(duì)爐缸三段開(kāi)孔壓漿護(hù)爐，但灌不進(jìn)泥漿。在計(jì)劃休風(fēng)恢復(fù)后，9002號(hào)熱電偶又上升至1025℃，高爐被迫休風(fēng)涼爐。休風(fēng)涼爐后，采取了增加鐵中含[Ti]量（由0.289%到0.308%）、提高水溫差高的冷卻壁水壓（水壓由0.3MPa提至1.0MPa以上）、頂壓由90kPa降至80kPa、減風(fēng)至2000m3/min水平、停止富氧、綜合冶煉強(qiáng)度由1.024t/m3.d降至0.87t/m3.d、堵側(cè)壁溫度高方向的13號(hào)風(fēng)口，并縮小進(jìn)風(fēng)面積（由0.2335m2縮至0.2120m2）、縮小礦批至19t/批等措施后，9002號(hào)、1003號(hào)熱電偶溫度逐步下降，最高點(diǎn)1003號(hào)熱電偶在690~715℃之間波動(dòng)，趨于穩(wěn)定。
通過(guò)這次實(shí)踐水鋼認(rèn)識(shí)到，雖然高爐投產(chǎn)時(shí)間不長(zhǎng)，但爐缸受到了嚴(yán)重侵蝕，應(yīng)引起高度警惕，制定了該高爐特護(hù)措施，其中爐缸溫度及水溫差控制要求見(jiàn)表6和表7。
2013年1月9日3段29號(hào)冷卻壁水溫差升至1.28℃，根據(jù)特護(hù)要求，果斷再次涼爐58h。送風(fēng)恢復(fù)后，水溫差沒(méi)有明顯下降，到1月15日，3段29號(hào)冷卻壁水溫差再次超過(guò)1.1℃，被迫休風(fēng)堵風(fēng)口、常壓維持生產(chǎn)。即使這樣29號(hào)冷卻壁水溫差仍維持在1.05℃左右，爐缸處于高危狀態(tài)，為了安全生產(chǎn)，被迫停爐大修，經(jīng)拆爐測(cè)定有幾處磚襯殘余厚度僅剩80mm-150mm。
首鋼水鋼2號(hào)高爐的護(hù)爐實(shí)踐說(shuō)明，在爐缸侵蝕很嚴(yán)重或出現(xiàn)危機(jī)情況時(shí)，要果斷采取停風(fēng)涼爐措施，它有助于防止?fàn)t缸燒出事故；停風(fēng)涼爐是一種較劇烈的護(hù)爐措施，已被迫采取停風(fēng)涼爐的高爐，要進(jìn)一步強(qiáng)化護(hù)爐措施，以確保安全生產(chǎn)，若仍控制不住爐缸溫度升高。
4 結(jié)語(yǔ)
（1）爐缸燒穿是煉鐵生產(chǎn)中最嚴(yán)重的安全事故之一，具有很大的危害性。爐缸熱流強(qiáng)度（或溫度）應(yīng)設(shè)定報(bào)警值、警戒值等控制范圍。要隨時(shí)掌握爐缸各個(gè)部位的溫度變化，根據(jù)爐缸侵蝕情況及時(shí)采取相應(yīng)措施，搞好爐缸維護(hù)。
當(dāng)爐缸熱流強(qiáng)度超過(guò)極限值后，會(huì)出現(xiàn)冷卻壁水溫差（或熱流強(qiáng)度、熱電偶溫度）急劇升高控制不住的情況，這一般是爐缸燒穿前的征兆。預(yù)防爐缸燒穿就要在爐缸侵蝕不嚴(yán)重情況下，及時(shí)采取護(hù)爐措施，始終控制爐缸溫度在安全范圍內(nèi)進(jìn)行生產(chǎn)，使其不要處于危險(xiǎn)狀態(tài)。
（2）要掌握好高爐產(chǎn)量水平與爐缸壽命，或與已采取的護(hù)爐措施力度之間的關(guān)系，既有利于高爐長(zhǎng)壽，也有利于取得較好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
（3）在爐缸受到侵蝕時(shí)，采用含鈦爐料護(hù)爐是有效的，它可以在侵蝕嚴(yán)重部位形成保護(hù)層。在出現(xiàn)停止（或較少）加入含鈦爐料爐缸溫度有升高情況時(shí)，最好采取長(zhǎng)期加入含鈦爐料措施，制止住爐缸溫度反復(fù)升高情況。含鈦爐料加入量在一定范圍內(nèi)，通過(guò)搞好原燃料質(zhì)量和管理、調(diào)整好基本制度、搞好操作、保持全風(fēng)和適宜的爐溫，可以取得護(hù)爐、順?lè)€(wěn)雙效結(jié)果。含鈦爐料入爐量過(guò)多時(shí)，將使操作難度加大，指標(biāo)也會(huì)受到影響。
（4）實(shí)踐表明在爐缸局部溫度較高、不易控制時(shí)，在采取適當(dāng)控制產(chǎn)量、加入含鈦爐料護(hù)爐措施的同時(shí)，提高冷卻強(qiáng)度（或降低供水溫度）、臨時(shí)堵溫度升高部位的風(fēng)口，是控制爐缸溫度見(jiàn)效快的配合措施。
（5）在爐缸受到很嚴(yán)重侵蝕或出現(xiàn)危機(jī)情況時(shí)，要果斷停風(fēng)涼爐；已被迫采取停風(fēng)涼爐的高爐，為確保安全生產(chǎn)，要進(jìn)一步強(qiáng)化護(hù)爐措施，若仍控制不住爐缸溫度升高趨勢(shì)、處于危機(jī)狀態(tài)，要考慮停爐大修。
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編輯：冶金材料設(shè)備網(wǎng)
發(fā)布時(shí)間：2020-05-15
