八鋼2500m 3高爐爐缸側(cè)壁溫度異常的處理

鄒慶峰，李濤

（寶鋼集團(tuán)八鋼公司煉鐵分公司）

1 前言

八鋼2500m3A/B高爐分別于2008年3月和2009年3月開爐，2013年3月到6月，兩座高爐相同部位2＃和3＃鐵口中間0度方向標(biāo)高8200mm的測(cè)點(diǎn)區(qū)域均出現(xiàn)超過400度的現(xiàn)象，從局部侵蝕計(jì)算分析，有加劇的跡象。

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，對(duì)應(yīng)區(qū)域的風(fēng)口中套存在上翹現(xiàn)象，16＃風(fēng)口小套漏水和碳磚反應(yīng)后溫度也上升，均存在影響因素。在采取了更換中套調(diào)整風(fēng)口角度及對(duì)壓漿區(qū)域局部產(chǎn)生的煤氣縫隙壓漿處理后，局部升溫速度下降10°，隨后繼續(xù)上升，但未得到徹底改善。在分析爐缸侵蝕中發(fā)現(xiàn)，相關(guān)的現(xiàn)象和爐缸工作狀態(tài)定期發(fā)生變化有關(guān)，通過采取活躍爐缸的措施，并對(duì)風(fēng)口送風(fēng)參數(shù)和爐前作業(yè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，局部侵蝕得到緩解，局部溫度逐步下降至正常范圍。

2 A/B高爐爐缸侵蝕原因分析

八鋼B高爐 (標(biāo)高9.2m)2#～3#鐵口中間1265#1266#側(cè)壁殘厚推移如圖1所示。

圖1 八鋼B高爐（標(biāo)高9.2m）3m鐵口右側(cè)1265#1266#側(cè)壁殘厚推移圖

A/B高爐2#和3#鐵口之間應(yīng)處于爐缸最為活躍的區(qū)域，兩鐵口間夾角72°，即使2#和3#鐵口休止一個(gè)鐵口進(jìn)行鐵溝制作，處于中間區(qū)域的0°方向爐缸區(qū)域應(yīng)為最活躍區(qū)域。此區(qū)域溫度的上升，主要原因?yàn)榫植凯h(huán)流增加導(dǎo)致傳熱增加、爐缸側(cè)壁粘結(jié)物脫落導(dǎo)致的。也有存在煤氣通道導(dǎo)致熱量無法導(dǎo)出的現(xiàn)象。風(fēng)口中套受機(jī)械應(yīng)力的作用上翹，也導(dǎo)致局部活躍程度受到影響，風(fēng)口小套的破損漏水對(duì)溫度的上升也有直接的影響。

2.1 風(fēng)口中套上翹對(duì)爐缸側(cè)溫度的影響

高爐風(fēng)口回旋區(qū)是高爐穩(wěn)定操作重要的反應(yīng)區(qū)。風(fēng)口回旋區(qū)的形狀對(duì)高爐下部氣流、爐缸活躍程度及爐料下降影響很大。此外，高爐生產(chǎn)所需化學(xué)能和熱能主要來源于燃料在風(fēng)口回旋區(qū)燃燒產(chǎn)生的煤氣。風(fēng)口回旋區(qū)的尺寸大小將直接影響高爐下部煤氣的分布、上部爐料的均衡下降以及整個(gè)高爐內(nèi)的傳熱傳質(zhì)過程。

風(fēng)口有一定的傾角，并且鼓風(fēng)動(dòng)能充足，風(fēng)口回旋區(qū)下部的透氣透液性才會(huì)改善，爐缸工作才能活躍。而風(fēng)口上翹的直接危害就是分解了鼓風(fēng)動(dòng)能，導(dǎo)致中心煤氣流不足，爐缸邊緣容易粘結(jié)，局部環(huán)流加劇，爐缸側(cè)壁溫度升高的現(xiàn)象。八鋼B高爐風(fēng)口中套上翹分布見圖2，對(duì)爐缸側(cè)溫度影響見圖3。

圖2 八鋼B高爐風(fēng)口中套上翹角度分布圖

圖3 風(fēng)口中套上翹對(duì)爐缸側(cè)溫度的影響推移圖

B高爐自2009年2月29日投產(chǎn)后，側(cè)壁溫度TE1129點(diǎn)溫度上升到160℃。從2010年10月開始，TE1129點(diǎn)上部區(qū)域的15#、16#和17#風(fēng)口中套逐步上翹，TE1129點(diǎn)隨著爐芯溫度的下降而上升，最高達(dá)到255℃，側(cè)壁凝鐵層保護(hù)層減薄，附近區(qū)域的鐵口深度保持在3300mm，未出現(xiàn)異常。

2.2 風(fēng)口小套的破損漏水對(duì)溫度的影響

A/B高爐的風(fēng)口小套破損的微滲漏，流量差低于檢漏流量計(jì)的精度，現(xiàn)狀下的微滲漏精準(zhǔn)的檢測(cè)存在較大的困難。在PCI大于160kg/THM時(shí)，煤氣分析儀上的成分無法區(qū)別H2波動(dòng)是否為風(fēng)口漏水。少量泄漏，水蒸氣參與和碳磚的氧化反應(yīng)，形成碳磚局部疏松氧化，水蒸氣也順著煤氣的串動(dòng)方向移動(dòng)，聚集部位會(huì)出現(xiàn)冷凝水，爐殼和冷卻壁間的壓漿料被侵潤(rùn)，形成無規(guī)律的空洞區(qū)，阻礙了熱量的導(dǎo)出。蒸汽聚集于冷卻壁和碳磚之間的熱面，受到冷卻壁的冷卻作用冷凝成水，繼續(xù)向爐內(nèi)滲透，爐內(nèi)局部溫度降低，導(dǎo)致爐缸局部透液性變差。風(fēng)口小套破損較大導(dǎo)致漏水量大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致爐缸大量失熱，甚至爐缸驟涼發(fā)生。風(fēng)口小套漏水對(duì)爐缸側(cè)壁溫度的影響見圖4。

圖4 風(fēng)口小套漏水對(duì)爐缸側(cè)溫度的影響推移圖

A/B高爐自投產(chǎn)以來，各鐵口區(qū)域的煤氣火焰大。采用爐缸鐵口兩側(cè)的壓漿孔灌漿后，鐵口區(qū)域煤氣偏大的情況得以控制。但是爐殼上固定的冷卻壁與磚襯之間的搗料出現(xiàn)氣隙，沒有得到有效消除。盡管利用檢修時(shí)間就組織爐缸灌漿，但是微縫隙灌漿效果不好，無法徹底消除。

由此可見，形成的煤氣通道的煤氣不斷將熱量帶給爐缸碳磚，煤氣通道也導(dǎo)致碳磚和冷卻壁間產(chǎn)生絕熱層，碳磚熱面凝鐵層無法形成，加劇了爐缸碳磚的侵蝕。

2.3 爐芯透液性對(duì)爐缸側(cè)壁溫度的影響

當(dāng)焦炭透液性差，爐芯溫度低，爐缸死鐵層厚，鐵水在爐缸不活躍，易環(huán)流，造成爐缸工況不良，鐵水對(duì)側(cè)壁沖刷相對(duì)較大，側(cè)壁溫度易升高。當(dāng)爐芯溫度高，爐缸死鐵層薄，鐵水在爐缸活躍，流動(dòng)性佳，爐缸工況狀態(tài)好，鐵水對(duì)側(cè)壁沖刷相對(duì)較少，側(cè)壁溫度不易升高。爐缸中心溫度變化對(duì)爐缸側(cè)溫度的影響見圖5。

圖5 爐缸中心溫度變化對(duì)爐缸側(cè)溫度的影響推移圖

此外，A/B高爐爐缸側(cè)壁冷卻系統(tǒng)還需強(qiáng)化冷卻。在夏季的時(shí)候，A/B高爐爐缸側(cè)壁溫度都有不同程度升高。這與高爐冷卻給水溫度夏季偏高是相關(guān)的。爐缸側(cè)壁冷卻給水一年平均溫度約在38℃，新疆夏季炎熱時(shí)容易上升到40℃以上。出現(xiàn)這個(gè)情況不利于爐缸側(cè)壁熱交換，而且增加了爐缸維護(hù)的工作量。

3 采取的措施及效果

針對(duì)A/B高爐爐缸侵蝕狀況及原因，必須采取措施抑制爐缸過快侵蝕。通過爐缸灌漿減少氣隙，保持爐缸死料柱焦炭活性，增強(qiáng)爐缸冷卻，強(qiáng)化鐵口維護(hù)，以減緩爐缸侵蝕，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽目標(biāo)。保持爐況長(zhǎng)期穩(wěn)定順行和適當(dāng)?shù)拟伒V護(hù)爐也十分有效。

3.1 保持爐缸活躍控制環(huán)流

通過高煤比生產(chǎn)保持爐缸活躍，高煤比生產(chǎn)往往會(huì)引起爐缸死料柱活性下降，促使?fàn)t缸鐵水環(huán)流加大，最終使?fàn)t缸形成“大蒜頭”型侵蝕，危及爐缸壽命。因此，在高煤比、高利用系數(shù)生產(chǎn)條件下，必須時(shí)刻保持爐缸處于活躍狀態(tài)，以抑制環(huán)流發(fā)生。

為防止?fàn)t缸環(huán)流產(chǎn)生，要做好以下工作：

（1）改善入爐焦炭質(zhì)量，繼續(xù)采用大風(fēng)量、高富氧操作，采用大富氧。當(dāng)在中心氣流不足，適當(dāng)改變布料模式：將中心焦層加厚。使用布料模式，嘗試加長(zhǎng)高爐風(fēng)口小套尺寸，使用520mm×120mm穩(wěn)定高爐下部調(diào)劑參數(shù)。

（2）調(diào)節(jié)爐底水冷管流量，適當(dāng)保持高的爐芯溫度。當(dāng)侵蝕模型顯示爐缸呈“大蒜頭”侵蝕時(shí)，則減少爐底冷卻水量；如出現(xiàn)“鍋底型”侵蝕則適當(dāng)增加冷卻水量；

（3）鐵口區(qū)域作為關(guān)鍵區(qū)域，要保持在3200～3400mm的深度，出盡渣鐵，促進(jìn)爐況順行。

3.2 壓漿技術(shù)填充煤氣通道，改善局部冷卻效果

高爐爐缸耐材在爐殼局部膨脹、風(fēng)口漏水、搗料致密度不足、壓漿料收縮等因素影響下，都會(huì)產(chǎn)生微小的細(xì)裂紋通道。這種細(xì)裂紋通道在檢修時(shí)因爐殼收縮會(huì)消失，增加了檢修壓漿的難度。高爐爐缸區(qū)域冷卻壁與碳磚間的搗料層之間微小的煤氣通道形成局部絕熱區(qū)。從冷卻壁上的預(yù)留穿孔或者在冷卻壁縫隙間開孔，在碳磚與冷卻壁之間的搗料層壓入碳膠，利用碳膠良好的流動(dòng)性竄入縫隙，并將熱量傳遞出來，實(shí)現(xiàn)對(duì)爐缸側(cè)壁耐材的保護(hù)作用。

在爐缸作業(yè)過程中，必須設(shè)法將碳膠填充進(jìn)去，灌漿壓力不大于1.0MPa，要防止灌漿壓力過高，導(dǎo)致填充層氣隙貫穿，造成氣隙率進(jìn)一步提高。

為避免爐缸側(cè)壁冷卻強(qiáng)度不足，必須提高外部冷卻效果。目前，主要措施是降低冷卻水溫，尤其防止夏季水溫過高。同時(shí)，進(jìn)行爐缸外殼定期除銹，改善導(dǎo)熱效果。

3.3 及時(shí)調(diào)整爐前作業(yè)參數(shù)

環(huán)流主要是爐缸死料柱活性差引起的。通常可以通過爐芯溫度差、不同鐵口間鐵水成分、出鐵情況來判斷。當(dāng)環(huán)流過大時(shí)，往往鐵口渣流出的時(shí)間加長(zhǎng)，鐵口深度變淺；爐芯溫度下降，爐缸側(cè)壁溫度上升，維護(hù)難度增加。在這種狀況下，及時(shí)調(diào)整爐前作業(yè)參數(shù)。

高爐爐前的操作參數(shù)要求：

（1）打開鐵口時(shí)間控制在零間隔；

（2）南北鐵口出鐵時(shí)，45 min內(nèi)(±5min)不見渣且鐵流<4t／min，必須重疊；1h內(nèi)(±5min)不見渣且鐵流>4t／min，必須重疊。

（3）重疊出鐵時(shí)，后見渣的鐵口放渣10min以后另一鐵口堵口。

（4）如遇重疊出鐵2個(gè)鐵口同時(shí)見渣時(shí)，同時(shí)見渣10min后選擇渣流較大鐵口堵口。

（5）主溝通鐵量達(dá)到8～10萬t進(jìn)入熱修補(bǔ)通鐵量時(shí)，考慮鐵溝休止后對(duì)爐況的影響，將制作時(shí)間控制到5天內(nèi)。

（6）根據(jù)鐵口深度選擇鉆桿的直徑。當(dāng)鐵口深度在3200～3000mm時(shí)，鉆桿直徑選擇為φ40mm以下，鐵口深度在3400mm以上時(shí)，鉆桿直徑選擇為φ50mm。

3.4 注重高爐風(fēng)口維護(hù)及爐缸磚襯侵蝕檢測(cè)

對(duì)破損后不易養(yǎng)護(hù)的風(fēng)口小套，及時(shí)更換，減少對(duì)爐缸的影響，同時(shí)利用定修機(jī)會(huì)，對(duì)上翹的風(fēng)口中套進(jìn)行更換，調(diào)整中套角度。當(dāng)爐缸熱電偶局部溫度持續(xù)升高時(shí)，采取針對(duì)性的方法予以控制?？墒褂每s小對(duì)應(yīng)區(qū)域的風(fēng)口進(jìn)風(fēng)面積、加長(zhǎng)風(fēng)口小套甚至堵風(fēng)口的措施。側(cè)壁溫度超過300℃繼續(xù)上升時(shí)，可使用加鈦礦護(hù)爐，并采用邊緣的布料模式裝入。

4 結(jié)語

通過對(duì)爐缸側(cè)壁溫度上升處理過程中的各種現(xiàn)象分析，還存在一些問題待改進(jìn)：

（1）風(fēng)口上翹是局部側(cè)壁溫度上升的“誘因”，在消除上翹的誘因之后，側(cè)壁溫度上升得以延緩，但未得到徹底改善。

（2）風(fēng)口小套破損漏水可直接導(dǎo)致側(cè)壁溫度上升，速度快，影響大，是可控的，更換后可降低影響。但在爐殼與冷卻壁之間及冷卻與碳磚之間形成的無規(guī)則的空洞區(qū)將增加維護(hù)的難度。

（3）對(duì)側(cè)壁溫度影響最大的是爐缸工作狀態(tài)，其影響時(shí)間和范圍及處理難度都是最大的。

目前對(duì)A/B高爐爐缸尤其是爐缸側(cè)壁侵蝕的監(jiān)控是八鋼大型高爐長(zhǎng)壽的重點(diǎn)工作，為實(shí)現(xiàn)高爐設(shè)計(jì)壽命15年的目標(biāo)，高爐楊針對(duì)各種導(dǎo)致側(cè)壁溫度快速上升的現(xiàn)象，采取針對(duì)性的措施。為持續(xù)有效地推進(jìn)高爐的長(zhǎng)壽生產(chǎn)而努力。

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