宣钢2号高炉炉体维护技术措施

武靖喆  王斌  胡智龙  田全胜  张利波

（河钢集团宣钢公司炼铁厂）

摘  要：针对宣钢2号高炉炉况出现的一些反常状况，以及其它征兆，判断出高炉冷却系统存在漏水的现象。分析了宣钢2#高炉冷却壁损坏的原因，并采取调整高炉操作制度，改善原燃料条件，减少各种有害元素含量，控稳冶炼参数稳定热制度，保障炉缸热量充沛，强化炉型管理，建立以中心为主的气流分布模式，控制边缘，稳定边缘，杜绝炉体热负荷剧烈波动，有效延缓了冷却壁损坏。

关键词：高炉  冷却壁  破损原因  防治措施

1 前言

宣钢2号高炉于2010年9月18日开炉，有效炉容为2500m³，冷却系统采用软水密闭循环系统。从炉底到炉喉钢砖下沿共设14段冷却壁，1段-4段为低铬光面铸铁冷却壁，5段-8段为铜冷却壁，9段-14段为球墨铸铁镶砖冷却壁，其中9段、10段冷却壁外层附加蛇形管，水平方向分4个区域，共计550块冷却壁，采取竖直排列的方式，每块冷却壁的水冷管为4进4出，水管截面积0.003215㎡，同时配备人工测温槽。软水系统设计水量3960m³/h。至今已经生产8年多，进入炉役中后期。

2 冷却壁破损对高炉操作的影响

图1  休风后炉顶火焰情况对比

表1  送风后出铁情况

短封水管送风后，炉况稳定性没有显著改善，9段10段温度仍波动较大，炉体热负荷居高不下，中心气流减弱，燃耗偏高，冷却壁还有漏水的可能，再次休风对冷却壁进行查漏。4月30日7:30休风开始查漏，应用压缩空气查漏技术，确认有3根水管漏水。加上以前发现的漏水水管，至此共发现11根水管存在漏水现象，对漏水的水管全部进行了短封处理，见表2，九段冷却壁损坏较严重，而主要集中在2#、3#冷板方向，即高炉的南侧，1#铁口和2#铁口的中间位置。

表2  冷板水管损坏情况

3 冷却壁破损原因分析

3.1 高温灼烧烧坏冷却壁

2017年10月份受焦炭质量恶化影响，炉况难行，风量萎缩，不接受风量，崩悬料次数多，管道行程频繁，炉体热负荷下降，低于正常控制标准，各段温度呆滞，炉墙出现粘结征兆。为消除粘结，大幅发展边缘气流，并集中加焦热洗，虽然结厚现象消除，渣皮脱落后冷却壁与高温煤气流直接接触，烧坏冷却壁。

3.2 边缘气流波动大

炉内边缘的不稳定煤气流，使冷却壁热面的温度产生波动，煤气流的不稳定程度越高，冷却壁热面的温度波动也越大。由于冷却壁热面温度的波动，使冷却壁急冷急热，产生热震现象，造成冷却壁变形，进而破损冷却壁。宣钢2号高炉煤气分布的稳定性阶段性偏差，边缘煤气不稳定所产生的渣皮不稳现象，也多是由于炉内边缘煤气的不稳定造成渣皮反复脱落，造成炉体热负荷剧烈波动，损坏冷却壁。

3.3 冷却系统缺陷

冷却系统从开炉至今已使用8年多的时间，设备日趋老旧，在空冷器全开的情况下进水温度仍在45℃左右，只能通过外补水来降低水温。而冷却壁软水流量长期处于设计能力上限水平，冷却强度无法提高，致使炉内渣皮不能很好的凝结，而渣皮的频繁脱落会导致冷却壁温度大幅波动，较大的热震性也会使冷却壁产生裂纹。并且由于冷却系统存在漏水现象，膨胀罐水位下降较快，炉内补水频率提高，冷却水循环速度加快，水质变差，软水出现浑浊，悬浮物及沉淀物较多，进一步影响了冷却效果^[2]。

3.4 有害元素影响

锌对高炉冶炼过程的影响，最主要是对高炉长寿、顺行程度、热制度的影响。锌蒸汽沉积在高炉上部砖衬缝隙中，当其氧化后体积膨胀，严重时会破坏炉衬，甚至涨裂炉壳，是冷却壁水管非正常损坏的原因之一，降低高炉寿命。

碱金属对高炉的危害要比锌严重，含量越高危害越严重。炉料带入的碱金属在高温区被还原后，有一部分附在砖衬表面与砖衬反应生成新的化合物，产生体积膨胀，使砖衬从热端向冷端逐层剥落，冷却壁热端直接与高温煤气接触导致损坏冷却壁。钾的危害要比钠严重。

4 炉体维护技术措施

4.1 改善原燃料条件

4.1.1改善焦炭质量

2017年宣钢自产焦炭逐步降低硫含量，高硫煤配比由8%降至4%，配加低硫焦煤新资源15%，焦炭含硫由0.90%降至0.83%，同时精细配煤，合理调整用煤矿点，控制焦炭灰分不超13.0%，焦炭平均粒级由50mm左右逐步提高到52mm，转鼓强度提高1.4个百分点，反应后强度保持67%以上。

表2 宣钢焦炭灰分、硫分变化情况

表3 宣钢焦炭平均粒度、强度变化情况

4.1.2提升烧结矿质量

2016年四季度后，烧结矿保持碱度稳定基础上逐步降低SiO₂，降低MgO。SiO₂由之前的5.5~6.0%降至5.3%左右，MgO由2.2%降低至1.8%，烧结矿品位提高由54.5%提高至56%左右。转变观念，不再通过高FeO保强度，推行低水、低碳、厚料层操作，FeO含量降低了1.4个百分点，为提高烧结矿还原度提供有力保障。降低SiO₂、FeO、MgO后改善了烧结矿冶金性能，改善了矿相组成，并不断研究SiO₂、FeO、MgO、碱度之间的相互匹配关系，优化入烧原料结构，烧结矿还原度提高到80%~82%。

4.1.3提高球团矿质量

开展生球合格粒级攻关，稳定混精结构，强化造球作业，稳定混合料水分，严格进厂精粉细度，生球8mm~16mm粒级含量超过82%。调整热工参数，提高氧化气氛，球团矿FeO含量低于1.5%。

4.1.4降低有害元素含量

通过控制进厂原料有害元素，控制高锌物料循环使用，合理配料，实现了入炉锌负荷≤350g/t，碱负荷≤4kg/t的控制目标，减轻了对高炉的危害。

4.2 加强炉型管理稳定气流分布

边缘气流的频繁波动对冷却壁的损坏尤为严重。风口长度由L585mm加长至L615mm，全部使用长风口，风口面积由0.3321m²缩小至0.3248m²，风口前回旋区向炉缸中心延伸，提高鼓风动能，利于发展中心气流，稳定渣皮。上部调剂中，为稳定边缘气流，合理调整布料矩阵，增加边缘的布矿量，增加中心焦量，稳定中心气流，并保持一定的边缘气流。边缘气流不能过分抑制，也不可过分发展，密切关注炉体温度和热负荷变化，加强炉型管理，及时调整。

4.3 稳定热制度

高炉冷却壁漏水易发生炉凉事故。因此要求日常操作中要保持炉缸热量充沛，铁水含[Si]控制在0.30%~0.40%，铁水温度控制在1500~1510℃，若热量下降要及时采取措施调剂，必要时可加净焦处理。同时加强出铁组织，杜绝浅铁口以及渣铁出不净对炉内的影响，以及提高[Si]控制标准偏差，稳定了气流分布。

4.4 加强监护

虽然通过查漏短封了部分水管，但随着时间的推移，还会有水管漏水。因此制定了详细的规章制度，加强日常查漏工作，循环水站把软水温度控制在44℃以下。如果水温升高，要及时采取措施降低水温。同时控制炉体冷却壁水温差在4℃以下，如水温差长期高于4℃，高炉必须采取轻负荷或降冶强等措施。

通过以上多项措施，高炉炉况稳定程度好转，气流分布合理、稳定，热负荷波动程度减小，建立了以中心为主边缘为辅的气流分配模式，实现了高炉长期稳定顺行^[3]，冷却壁的损坏得到了缓解。

5 结语

高炉投产后，为有效地预防冷却壁损坏，上下部调剂相结合，炉况一定要保持长期稳定顺行，要控制边缘气流，以中心为主，稳定边缘气流，强化炉型管理，稳定炉体热负荷，杜绝大起大落，同时还要控制入炉各种有害元素含量，减轻有害元素对高炉的影响，提高炉况顺行程度。炉役中后期，随着砖衬的侵蚀，控制边缘气流，预防损坏冷却壁，显得尤为重要。