太钢 1650m3 高炉炉役后期护炉与生产协调

摘  要：太钢 1650m3 高炉炉役后期，炉腹、炉腰冷却壁破损加剧，炉皮烧红、开裂时有发生，炉缸温度、南北铁 口温度交替上涨。通过采取安装铜柱冷却器炉身硬质压入局部造衬、炉缸灌浆、堵风口等一系列措施，有效的抑止了炉皮 开裂和炉缸温度的上涨，并通过高炉操作的不断摸索，并附以冷却制度的调整，确保了高炉的稳定顺行，获得了良好的经 济技术指标和经济效益。

关键词：护炉 局部造衬 炉缸灌浆 高炉操作

1、  概述

太钢炼铁厂4#高炉第二代炉役于 2000 年9 月～11月进行了扩容改造性大修,炉容由1350 m³ 增加到1650 m³，2000 年11月17日点火开炉。炉底结构为：两层 800mm 半石墨炭砖（立砌），两层 400mm 棕刚玉陶瓷杯，炉底 40 根φ102mm 水冷管(8 进 8 出，5 根一组)软水冷却，设计流量 345 m3/h。高炉设有双铁口，24 个风口，其冷却壁结构形式为：从炉底到炉身共 15 层，炉缸、炉底 1、2、3 层为低铬铸铁 光面冷却壁，4 层为球磨铸铁光面冷却壁，炉腹 5、6 层为镶砖冷却壁，背部带有蛇形管冷却，7～10 层为球磨铸铁镶砖冷却壁，带双层凸台水冷管，11～13 层为球墨铸铁镶砖冷却壁，带单层凸台水冷管，14 层为低铬铸铁镶砖冷却壁，15 层为低铬铸铁倒扣光面冷却壁，每块冷却壁带 4 根水管，实行 1～15 层上下相连、一进一出的冷却方式。

4#高炉开炉三个月后，炉缸侧壁、炉底温度就出现异常，炉底中心温度：标高 5.5m、6.5m、7.3m分别为 110℃、570℃、680℃，2001 年 8 月温度升高到 220℃、710℃、821℃，开始采取配加钒钛矿及 局部堵风口等措施护炉。2003 年 4 月，炉底中心标高 6.5m 温度升高到 932℃，严重危及高炉的安全生产，被迫进行高炉特护。其主要原因：炉缸炉底炭捣层导热系数偏低，炉缸热量无法导出来。2003 年10 月通过采取：在炉底封板以上，水平标高+5.707m 位置第一层炭砖下沿，钻孔，安装放射状 38 根水 冷管，炉底炉基温度大幅下降，标高+5.5m、+6.5m 温度分别降低了 120℃、210～250℃，并很快稳定下来，高炉逐步恢复各操作参数，2004 年、2005 年利用系数达到 2.2t/m3.d 以上，随着强化水平不断提高，2006 年起，高炉炉腹、炉腰冷却壁破损加剧，炉皮烧红、开裂时有发生。在此期间，炉缸温度、南北铁 口温度交替上涨，主要是采取堵风口、更换细长风口、改变出铁方式、提高冷却强度，炉腹、炉腰、炉身上部加装铜柱冷却器，配合硬质压入泥浆等措施。2008 年 6 月 23 日，北铁口左侧下方炉皮开裂， 裂缝 120mm 长,后扩展到 4.4 米长（炉壳厚 60mm）。截止到 2009 年 2 月，冷却器总损坏比例 15.77%，其中 7 层损坏比例 63%，8、9、11 层比例超 30%；高炉进入炉役后期的特护阶段。

表 1                4#高炉第二代炉役开炉以来历年技术经济指标

2、炉缸炉底温度升高采取的措施：

2003 年 10 月以前，4＃炉炉缸炉底温度升高到 800℃以上时，采取配加钒钛矿护炉等常规措施。

2.1 常规方法：

2.1.1 加钒钛矿和堵风口护炉：2001 年 8 月，4#高炉开始配用钒钛矿护炉，并采取堵温度高部位上部 风口的措施来控制炉缸侧壁温度的升高趋势。

2.1.2 其它措施：

1、限产 ；2、软水冷却改为工业水，增加水冷强度；3、炉缸炉侧壁安装铜柱冷却器和新增热电偶;4、 炉体灌炭质材料等。

采取以上措施后，对炉缸炉侧壁温度降低稍有一定作用，但对抑制炉底温度的升高效果不明显。

2.2、关键措施：2003 年 4 月，炉底中心标高 6.5m 温度升高到 932℃，经过分析，认定是由于炉缸炉底 炭捣层导热系数偏低，炉缸热量无法导出来。2003 年 10 月通过采取：在炉底封板以上，水平标高+5.707m

位置第一层炭砖下沿，钻孔，安装放射状 38 根水冷管，炉底炉基温度大幅下降，标高+5.5m、+6.5m 温

度分别降低了 120℃、210～240℃。（详见下图） 

3、到 2009 年 2 月为止立管、勾头损坏统计：

表 2   勾头立管损坏统计         2009.2.22

表 3   08 年 4＃高炉硬质压入及灌浆情况

3.1.6 截止 2009 年 2 月 4＃高炉铜柱冷却器安装数量
                             安装铜冷却器数量

3.1.7 效果：

4、关键措施：风口大套下进行软质压入，有效抑制炉缸温度上涨。

2008 年以前 4＃高炉采用压浆机在风口大套下压入灌浆料时，由于距离远，温度不够，风口大套下 几乎无法灌浆，起不到效果。2009 年 1 月 9 日，采用新工具北京东兴公司的新式螺杆泵：1、增加电伴热和保温层，温度高，施工时灌浆泵紧靠风口大套,距离近,热损失少；2、压浆料选用得当，灌浆前的 准备工作充分到位，先用压缩空气吹扫干净钻孔通道，再灌焦油疏通润滑，最后 18 个风口压入 CC3B 软质灌浆料，（6 个风口没有压入）；3、钻孔标高和深度把握较好，选择在风口大套下沿 200mm 标高，钻孔深度从炉壳算起 390～400mm，直达风口组合砖冷面，灌浆孔穿透组合砖与冷却壁之间的炭捣料层，可以确保灌浆料进入炭捣层的冷热两面空隙层，实践证明灌浆前的预想是比较正确的，风口组合砖与冷却 壁之间确实存在空隙，而且炭捣料与风口组合砖之间的空隙相对较大，准确找到空隙层是灌浆成功的关 键。

此次风口大套压浆总计压入 CC3B 软质灌浆料 610kg, 重油量 100 kg,灌浆后效果较好，各层温度均 大幅下降且平稳运行，16 日与休风前 8 日相比较温度平均下降 16℃,其中 8.7m215°温度降幅最大 26℃，但有待长时间检验。

以下是 2009 年 1 月 9 日风口大套灌浆前后炉缸温度整体变化趋势图：

5、护炉兼顾生产。

5.1 护炉思路的转变：

5.1.1、2003 年 4＃高炉实施炉底增设水冷管项目后，解决了炉底热量导不出来，炉底中心温度异常 高的问题。

5.1.2、04 年、05 年产量水平大幅提高，利用系数保持在 2.24t/m3.d 以上，伴随产量提高，炉缸侧壁 温度交替上涨，采取了控制软水温度：软 1：    38±1℃、软 2：39±1℃、软 3：30±1℃； 1＃、24＃风口由φ120mm×675mm 调整为φ110mm×690mm，且根据实际情况堵其中一个风口；对炉缸 的 50 个铜冷却器由原工业水供水改为软 3 供水，增加水量，增加了炉缸、炉底的冷却等，保持炉缸温度控制 800℃以内。

5.1.3 在 03 年～06 年，高炉在炉缸侧壁温度较高时，一直采用配加钒钛矿的措施。06 年 6 月后将钛 矿比例由 4%提高至 6.5%，铁中的钛含量由 0.085%提高至 0.150%，没有起到明显降温效果，但导致渣铁黏度增加，流动性变差，给高炉日常操作带来一定困难。

5.1.4 风口尝试喷钛精粉: 2006 年 4 月 5 日、5 月 10 日、5 月 24 日、7 月 26 日利用休风机会相继 在 3#、20#风口进行喷钛粉试验，开始每次约 1000kg，每个风口 500kg/t，后来增加至每个风口1000kg/t，没有明显效果。

5.1.5 在 07 年以后主要采取的护炉措施是增加炉缸冷却强度，在炉缸薄弱部位安装铜柱冷却器（到

09 年 2 月为止共安装 71 个），配合周围灌浆。高炉本体炉腹、炉身下部采取按三个月左右周期进 行硬质压入，高炉少配或不配钒钛矿，改善了炉渣流动性，效果较好。

5.1.6、2008 年炉缸高温度点主要集中在 215°～315°方位（0°为正西方向），其中 215°、315° 方向标高＋8.7 米、9.3 米在 07 年、08 年、09 年表现较为活跃，08 年 7 月 9 日＋8.7 米 215°方向内 层温度达历史最高为 883℃，09 年 2 月 3 日 315°方向内层温度达历史最高为 800℃，分别采取了降低软Ⅰ、软Ⅲ进水温度（软Ⅰ：36±1℃降到 33±1℃、软Ⅲ：30±1℃降到 28±1℃），增加软Ⅲ水 量，堵 20＃、3＃风口等措施，温度很快降低。

5.2 兼顾生产：

06 年、07 年由于消化炼钢除尘灰的影响，4#高炉入炉的碱金属及锌负荷过高，07 年碱负荷、锌 负荷最高时达 2.52kg/t、0.295 kg/t，大大超过国家标准(碱负荷<2 kg/t, 锌负荷<0.15 kg/t)，高炉休风换 风口时发现锌从风口流出，锌金属进入风口区砖衬，使风口组合砖膨胀，导致了二套上翘，从而引起 风口上翘，导致风口大量烧坏，从而引起高炉连续两年在冬季时炉况失常。

5.2.1、08 年通过对高炉本体温度的监控，摸索出渣皮存在的时间。按每 50 天进行一次定检周期， 对高炉中上部进行一次硬质泥浆压入，安装铜柱冷却器，上部采取了抑制边缘气流的操作制度，确保 了炉本体立管的稳定，使立管、勾头损坏速度明显放慢，由前半年 42 段降低到 12 段。

5.2.2 跟踪炉缸温度的变化，采取停温度高部位的喷煤，调整软水水量、水温，调整炉缸部分喷淋、 灵活调剂出铁方式等措施，保证了炉缸温度基本在控制范围内运行。

5.2.3、北炉皮裂缝处理方法得当，运行正常。7.11、9.25 两次休风处理，采取打坡口堆焊，切除旧护套，更换新护套，后又补焊并打筋板加强固定，目前虽有少量跑煤气现象，但整体效果良好。

5.2.4、通过对以往高炉生产的分析，寻找到了 1650 高炉 06、07 年 9 月份以后炉况不顺的问题，从2008 年 开始对炉缸水量、水温，炉缸喷淋，软 1 水温进行恰当调控，确保了炉缸部分的冷却强 度合理；操作上改变了以往的矿石三环、焦炭四环的布料方式，调整到目前矿石、焦炭均为四环的布料制度，使煤气利用由 49.5%提高到 50～51%之间；控制了入炉的锌负荷，使除尘灰中的锌含量由 原来的 1.55%降低到目前的 0.51%；更换两个上翘较严重的二套；将旧式吹管全部更换为新型吹管等，从而达到了高炉长期稳定顺行的目标。

5.2.5 护炉和指标：

2008 年 4#高炉在护炉的前提下，生铁产量完成 129.5 万吨，煤比完成 147kg/t ,虽然受下半 年经济形势影响，全年平均不高，但从后几个月不限产的情况看，生产状况良好，在自产焦只有 10%、

大量使用外购焦的情况下，铁量在不休风时日均 4000 吨以上，煤比完成大于 170kg/t ,尤其是 11 月份，完成了煤比 180kg/t，创四高炉两代炉役的最高水平，并在高煤比 170 kg/t 以上运行，获得 了较好的技术经济指标及经济效益。