唐钢大型模块高炉停炉实践及侵蚀观测

摘要唐钢1号高炉炉身为大型模块结构，停炉时采用空料线打水停炉方法。由于准备充分，停炉前炉况调整得当，空料线过程风量、风压、顶温等参数控制合理，实现了安全、快速、顺利停炉。停炉后对炉缸、炉底及炉体侵蚀状况进行观测，为大型模块高炉的长寿工作积累经验。

关键词高炉停炉空料线侵蚀长寿

1 引言

唐钢1号高炉第二代炉役有效容积为l 260 m³，炉身采用乌克兰大型模块技术，炉腹、炉腰为镶砖铸铁冷却壁，炉身为4层普通炭砖，炉缸为9层环砌半石墨炭砖结构。第二代炉役于2000年2月29日点火开炉，2005年2月24日停炉扩容大修。整代炉龄4年零360天(设计寿命为5年)，累计产铁4959275 t，单位炉容产铁3936 t／m³。此次停炉采用空料线炉顶打水停炉方法，空料线过程采用较大风量操作，整个过程风压平稳，炉内未出现较大爆震现象，实现了安全、快速、顺利停炉。停炉后对炉缸、炉底及炉体侵蚀状况进行了观测。由于此次停炉扩容大修是公司发展的需要，炉龄不长，各部位的侵蚀状况不十分严重。

2停炉前的准备工作

2．1停炉前的炉况调整

(1)焦炭负荷与矿批的调整。停炉时间是2月24日，从2月初开始适当减轻焦炭负荷，既有利于保全风作业，确保炉况稳定顺行，又能在停炉前置换炉缸焦柱，保证炉缸工作活跃，有利于出净渣铁。停炉前3天较大幅度地减轻焦炭负荷，21日焦比由440kg／t提至500kg／t，22日改全焦冶炼，提焦比至560kg／t、缩矿批至26 t，23日夜班上停炉料，焦比650kg／t、矿批25t，料面为一批正常焦9．51t。

(2)日常操作方针调整。停炉前一周开始适当上控炉温，下控二元碱度。[Si]按0．55％～0．65％，炉渣二元碱度按1．05～1．10控制。

(3)配加萤石、锰矿。为冲刷炉墙粘结物，于2月18日白班开始配加萤石0．3t／批，21日中班停萤石、加锰矿，炉料结构为：烧结矿77％ 球团矿8% 澳矿6％ 麦克矿6％ 锰矿3％。

(4)布料角度调整。主要是发展边缘煤气流且根据该高炉的操作经验，矿单环、焦多环布料特别有利于深料线时的炉况稳定，于是22日改全焦后由矿、焦多环改为矿单环、焦多环布料，

即由 _35.8⁰ ₃₃⁰ _30.2⁰ _27.4⁰ _36.3⁰ _33.5⁰ _30.7⁰ _27.9⁰ ₂₃⁰ ₁₇⁰

O _{3 3 3 3} C _{2 2 2 2 1 2}

调整为 _{30 33 30 27 16.5}

O ₈ C _{2 2 1 2}

(5)冷却制度调整。由于该高炉炉身为大型模块结构，冷却制度对其影响较大，停炉前两天软水温度控制范围由40～45℃调整为50～55℃。

2．2停炉前预休风

2月23日夜班04：00开始预降料面，于08：53停炉前预休风，料线10m。预休风期间主要工作为:在炉顶十字测温位置安装4根直径50 mm，长4500 mm的打水枪，每支枪上钻3排直径5 mm的小孔，为保证打水充分雾化，孔朝上安装；切除残铁口位置的炉皮，摘掉冷却壁，准确测量炭砖温度拐点,并最终确定残铁口的位置；引煤气取样管至38 m电梯口平台；全面检查冷却设备，更换已损坏的17号风口小套。

3停炉空料线操作

2月23日17：46预休风完毕，复风，料线10m,迅速加风至1 900m³／min(约为正常风量的80％),并基本稳定该风量操作。由于停炉前炉况调整得当，风压相当平稳，随料面降低风压由95kPa均匀降至75 kPa，顶压基本在20～25 kPa。降料面过程中,中控室和现场均设专人负责指挥和打水，严格控制顶温在300～500℃，期间随时取煤气样，及时化验.

22：36报得煤气样中CO₂含量为7．249％，判断料面已降至炉腰下部，24日00：45报得煤气样中CO₂含量为8．750％，判断00：00取煤气样时料面已降至炉腹，此时观察风口已变暗并出现挂渣现象，于01：02炉前打开铁口出最后一次铁，02：20堵口，02：30休风，料线降至风口，整个过程仅用时8小时44分钟。由于打水时机及水量控制得当，整个降料面过程中发生的爆震次数较少，且无较大爆震，保证了停炉过程中的设备和人身安全。降料面过程各操作参数和煤气成分分析见表1、表2。

4停炉后高炉各部位侵蚀状况观测

4．1第二代炉役高炉各部分结构

(1)炉身：采用乌克兰大型模块技术，即取消一代炉役第7～13段冷却壁，用耐火混凝土浇注成大型模块结构，共计10块，处在炉身的中下部，总体模块厚400 mm。模块上、炉喉钢砖下增设第8段冷却壁，模块与第8段冷却壁之间砌砖。模块从上到下共7层“]”型水管，每层圆周方向160根直径89mm水管，水管与内衬间耐火混凝土厚45 mm。

(2)炉腹、炉腰：即第5、6段冷却壁，为镶砖铸铁冷却壁，第6段与模块之间设10组平行管，通常压工业水。

(3)炉底、炉缸：共13层炭砖。炉底第1～4层为普通炭砖，炉缸圆周第5～13层为半石墨高炉炭砖。炭砖高度均为400mm，从下往上逐步变薄，第5层炭砖厚1 432．5 mm，第6层炭砖厚1137．3 mm，而第13层炭砖厚719．5mm。炉底第4层炭砖上立砌2层陶瓷杯，炉缸第5～13层炭砖内环砌陶瓷杯，陶瓷杯材质为复合刚玉莫来石。

4．2高炉各部位侵蚀状况

(1)炉体侵蚀状况：大型模块水管全部裸露，但无一损坏。水管前端基本无料，水管与炉皮之间耐火混凝土约剩200～250 mm。模块与第8段冷却壁之间砌砖全无。第5、6段冷却壁镶砖基本没有，只是镶砖肋没有完全磨损。总体看，第5、6段南侧轻微粘结，厚约100～150mm，其余各部无粘结物。

(2)炉底、炉缸侵蚀状况：炉底、炉缸陶瓷杯全无。从炉底表面及拆除过程看，炉底侵蚀最严重的部位是中心，基本侵蚀到了第3层炭砖上表面，而周边第4层炭砖侵蚀100～150 mm，侵蚀形状为锅底形。通过对侧壁观测，炉缸侵蚀严重部位为第5、6层炭砖，约剩800～1000mm。从拆炉过程看，炉底、炉缸炭砖均有脆化层存在，炉底在第2层炭砖下部，炉缸在炭砖中间，距炭砖外侧约200mm的位置。

4．3改进措施

该大型模块高炉冷却水管与炉料之间的距离为45mm。而第一代炉役冷却壁与炉料之间的距离为565 mm，可见使用大型模块后内壁明显变薄。因炉壳仍是第一代炉役的形状，这就造成了内部形状的异型，即炉身体积增大，再加之第8段冷却壁下砌砖的磨损和水管与炉料之间耐火混凝土的磨损，使炉身体积进一步增大，从而导致炉内块状料体积增大，使得整个料柱自重增加，炉缸死料堆更接近炉缸底部，加速对炉底的侵蚀。为延长大型模块高炉炉体和炉底的寿命，根据停炉后观测到的侵蚀状况，可以从以下几个方面加以改进：

(1)从设计角度对高炉各部位尺寸加以改进。适当扩大炉喉和炉缸直径，相应减小炉身体积，以减轻使用模块后内壁变薄及水管与炉料问耐火混凝土易磨损而导致的炉身体积变化，从而便于炉役后期维持合理的操作炉型，利于炉况稳定顺行，以达到增产、长寿的目的。

(2)针对冷却壁水管与炉料之间的耐火混凝土易磨损且最终被侵蚀掉，设计时可进一步变薄该部位的厚度，以提高冷却强度。同时在大型模块水管外侧加肋筋，以达到稳定渣皮的目的，从而延长炉身寿命。

(3)为减轻料柱自重增加后对炉底的影响，大型模块高炉可适当增加死铁层深度，建议1 260m³的大型模块高炉死铁层深度设计为1 500 mm。

(4)第5、6段冷却壁长寿的根本在于保证该部位冷却壁温度低且无大的波动，这可通过严格控制平行管水温差在合理范围来实现，从而保证第5、6段冷却壁温度在正常范围。根据镶砖冷却壁侵蚀状况，改用铜冷却壁更有利于长寿。

5结语

(1)由于停炉前准备充分，炉况调整得当，空料线过程中各参数控制比较合理，整个停炉过程未发生大的爆震，达到了安全、快速、顺利停炉的预期目标。

(2)大型模块高炉对冷却制度尤为敏感，停炉前适当提高软水温度，更有利于炉墙粘结物的清理,为顺利降料面打下良好的基础。

(3)预休风前预降料面和送风后稳控较大风量降料面明显缩短停炉时间，是切实可行的。不足之处是降料面后期受风量大影响顶温有些偏高，但未损坏炉顶设备。

(4)据停炉后观测，模块冷却水管无一损坏，炉底、炉缸炭砖侵蚀并不严重，这是唐钢科技工作者逐步摸索并掌握大型模块高炉操作特点和长寿技术的必然结果。

(5)针对大型模块这一特殊结构和第二代炉役特殊炉型，结合观测到的侵蚀实况，提出相应的有利于长寿的改进措施，可供大型模块高炉工作者借鉴.