孟景陈刚 (山东九羊集团有限公司) 摘要近年来很多高炉开炉投产后不久，炉缸侧壁及炉缸底部炭砖温度升高，造成炉缸烧穿事故。九羊集团富伦铁厂2#高炉炉缸侧壁温度异常升高，通过配加钒钛球护炉及对冷却壁分段进行强化冷却方式，把高炉冷却壁水温差控制在合理范围之内，使炉缸侧壁温度升高部位趋于正常，达到高炉安全稳定运行状态。 关键词钒钛球护炉冷却壁分段强化冷却水温差 九羊集团富伦铁厂2#高炉于年3月27日大修后点火开炉，至年4月5日发现炉缸北部，西北第一段冷却壁与第二段冷却壁相邻部位，炉壳温度分别高达90℃--92℃，面临炉缸烧穿及停炉状况。随即采取了一系列护炉措施，使温度升高部位下降至正常温度范围。进入5月上旬后，随着炉况的稳定和高炉逐步强化冶炼以后，炉缸侧壁温度又出现偏高状态，又及时采取了停氧、控制冶炼强度等措施，堵温度较高部位上部12#风口，提高冷却壁循环水流量，压力，连续几个月配加钒钛球护炉，使炉缸侧壁温度得到有效控制。 1炉内操作制度的调整 1.1送风制度的调整 为改善炉缸圆周工作不均匀，局部侧壁温度上升较大的现状，必须从初始煤气流分布进行调整，通过调整风口布局，以达到炉缸状态的相对活跃。4月5日，针对12#风口下方温度升高，将12#风口堵泥，相邻13#风口，由直径mm长度mm，调整为直径mm长度mm；为防止气流偏行，12#风口对面，5#风口小套由直径mm长度mm，调整为直径mm长度mm。通过调整风口布局，在煤气流分布上起到压制12#风口下方炉缸活跃程度，在各测温点稳定情况下，开12#风口，并把12#风口小套调整为90mm长度mm，在整个护炉期间，随着炉况的变化及时调整风口布局，进一步完善煤气流分布。 护炉前与护炉后的风口小套调整配置情况对比（见表1）。 风口序号 # 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 护炉前 直径 95 95 95 长度 护炉后 直径 90 长度 表1护炉前与护炉后的风口小套调整配置，mm 1.2控制冶炼强度操作 炉缸侧壁温度升高以后，富氧由m3/h减少至0m3/h或停氧。通过降低冶强，减小炉缸铁水环流对侧壁砖衬侵蚀。做好高炉稳定顺行工作，保持炉内煤气流分布合理，开放中心气流，抑制边缘气流。出现炉缸温度异常升高时，应降低冶炼强度，有利于钒钛炉料的护炉效果。加入钒钛炉料生成的TiC、TiN、Ti（C，N）高熔点物质与渣铁混合在一起，随着渣铁流动到温度梯度低端，黏结在内衬内表面，但黏结强度与内衬湿润性、内衬完整性有关，同时也与铁水环流速度有关。内衬湿润性好、铁水环流速度慢，含钛凝结物与内衬黏附性强，护炉效果好。因此，采用含钛炉料护炉时，需要降低冶炼强度，减慢铁水环流速度，防止含钛凝结物被铁水环流带走。因此，降低顶压与送风风压；提高铁水硅含量，将原来[si]0.30%--0.45%调整到0.40%--0.55%，[s]0.%--0.%范围内；造渣制度调整，由碱性渣改玻璃渣，二元碱度由1.15降至1.10，改变炉渣黏度，增加渣、铁流动性，防止炉缸堆积；铁水物理温度控制在℃以上，严格控制下限（温度不低于℃）；装料制度的改变，边缘气流与中心气流由轻至重调整。料制由3*(3P2K)+2K3P----5*(3P2K)+2K3P----7*(3P2K)+2K3P。P代表矿石，K代表焦炭。 2配用钒钛原料 2.1配用钒钛原料量控制 4月5日--9月3日，不间断配用钛球，通过钒钛炉料中的TiO2在炉内高温还原气氛条件下，部分生成高熔点TiC和TiN及其固溶体Ti（C，N），这些高熔点物质与铁水及铁水析出石墨C相互混合，沉积于炉缸受侵蚀部位的工作面火砖缝中，起到了保护炉缸的作用。钒钛矿中的TiO2主要以（CaO.TiO2）和（FeO.TiO2）形式存在，其规律呈逐级还原，Ti中间氧化物稳定性差，在高炉内N2、C充足的情况下，满足生成产生TiC和TiN和Ti（C，N）条件。在低温区域（K）TiN和TiC稳定区都比较大，Ti稳定区比较小。因此，在死铁层区域内，越是底部的TiN和TiC含量越高，而在高温区域（K），TiC和Ti稳定区域较大，TiN稳定区比较小。因此，从风口到软熔滴落区域，TiC和Ti含量会比较高。需要入炉多少TiO2才能形成所需要TiN和TiC？为什么TiC、TiN、Ti（C，N）会与铁水及石墨C形成混合物黏结在侵蚀部位？铁水温度越高，所需要铁水Ti含量越高。在实验温度分别为℃和℃时，Ti最低分别是0.10%和0.13%，因此为了达到护炉效果，Ti应该在0.10%以上。实验同时表明，温度梯度对Ti（C、N）生成和沉积起决定性作用。即当高炉炉缸内某一部位受到侵蚀，侵蚀点内衬的内表面温度比其他部位要高，温度梯度大的地方Ti（C、N）沉积量越多，并逐渐累积，直至这一温度恢复正常。配用钛球期间，要求铁水中[Ti]控制在0.15%--0.20%之间，根据铁水中[Ti]含量及时调整钛球用量。 2#炉在实际操作中，铁水中含[Ti]量最高达到0.%，炉缸各测温点温度有所下降，9月13日--9月17日，采用风口喂线局部护炉，即把含钛精矿粉制成包芯线，通过特殊装置，由喂线机从风口经煤枪送入炉内。在12#风口喂钛线共计13t，此次喂线时间较长，钛线量较小，此次试验对炉缸侧壁温度的控制效果不明显。截止9月份共计用钛球、钛线.88t。 年5月9月份钛球、钛线用量及铁水中含[Ti]统计见表2。 表2年5月9月份钛球、钛线用量及铁水中含[Ti] 月份 5月 6月 7月 8月 9月 平均 用量，t .33 .2 84.85 49.5 13.0 .97 铁水含[Ti]量，% 0. 0. 0. 0. 0. 0. 2.2不同钒钛矿护炉方法效率 （1）炉顶加入方式。炉顶加入钒钛矿护炉方式最大的优点是操作简单，不需要特殊设备，把钒钛矿当成一种炉料，与矿石一起入炉，对整个炉缸、炉底内衬都有保护作用。尤其是保护炉底侵蚀作用强，一般加入TiO2量要求达到5～8kg/t，必要时可以加大到10～12kg/t，保持[Ti]在0.10%～0.15%之间。该方式存在不足是钒钛矿负荷大，使用效率低，影响渣铁流动性，部分TiO2在炉身下部发生还原，生成物黏结炉墙，破坏操作炉型。 （2）风口喂线方式。风口喂线最大优点是针对性强，对内衬局部异常侵蚀效果好，钒钛矿粉用量少，对高炉风口以上区域不产生干扰，对渣铁流动性影响小，护炉见效快，能实现定点护炉。但风口喂线需要特殊设备，即喂线机，将钛精矿粉制成包芯线，经喷煤枪口送入高炉。 （3）风口喷吹钛精矿粉方式。与风口喂线方式一样，风口喷吹钛精矿粉具有针对性强、没有TiO2负荷和Ti含量范围具体要求，因此用量少，护炉效果快，定点护炉。同样风口喷吹也需要喷吹设备，而且容易出现喷枪磨损风口等缺点。由于喷吹矿粉会降低风口的理论燃烧温度，一般不能实现连续喷吹，喷吹时间以当次出铁结束到下次开始出铁前为好，并需要根据异常点位置和铁水流动方式，选择合适风口。 3对冷却强度进行调整改进 3.1提高部分炉缸冷却壁的冷却强度 针对2#炉炉缸侧壁温度升高的情况，分别在4月9日、5月3日休风，将第一段冷却壁第1组、23组、24组、28组进行分段强化冷却。具体措施将这四组冷却壁共12根水管，进水由总管直接接入，出水不经过二段冷却壁回水，直接进入回水总管，增加这4组冷却壁进水流量、压力，提高冷却水流速，并在第二段冷却壁进水管道中增加加压泵，确保上部冷却壁水压、水温正常，以达到提高冷却强度的目的。 3.2增加冷却水量 5月份为进一步增加水量，保证冷却效果，2#炉循环水水泵由原来一台水泵供水，改用两台水泵并联供水，水压由原来kPa增加到kPa，水量由m3/h提高到m3/h。 4炉外工作的管理 4.1加强炉前操作 在保证正点出净渣铁的同时，适当增加铁口打泥量，铁口深度稳定在1.5m--1.6m，杜绝铁口跑泥，减少铁口烧氧，以获得比较稳定的泥包，来维护好铁口区域的砖衬，保证铁口区域的炉缸温度的稳定。 4.2配管工操作管理 由于2#炉投产较早（第一次开炉时间年），整个高炉冷却检测设备较少，设备陈旧老化，特别是炉缸与炉底区域检测电偶只有两支，五层炭砖以上无任何检测点，只能在炉壳外部利用手持测温枪进行人工检测，受环境影响因素较大。为方便检测炉缸侧壁炉壳温度变化，在炉壳表面安装测温电阻3个，并将数据引入值班室。为了进一步跟踪炉缸侧壁温度变化，要求配管工每小时检测炉壳温度2次并记录。如果在测温是出现每小时上升5℃，视为炉缸工作异常，要立即采取措施，停氧，减风处理。 4.3加强炉缸与铁口区域部位的煤气泄漏检测 如发现有跑煤气部位，利用休风机会，在炉缸区域第二段冷却壁部位及风口套下部区域，对炉壳开孔，加焊灌浆阀门，对炉缸区域进行灌浆，使灌浆压力控制在0.4MPa以下，防止压力过高对炉缸内炭砖造成破坏以及引起炉壳变形，做到“逢修必灌”。防止炉缸内有缝隙导致窜煤气，造成炉壳及铁口两侧部位温度升高，对冷却壁将常检查是否有漏水情况，经常性检查冷却水质，保证水质符合要求。对冷却水管的结垢情况及时处理，对温度过高部位接好喷水管，一旦发现有过热现象，可采用外部喷水措施，达到降温目的。 5安全方面应对措施 5.1制定炉缸烧穿应急预案及演练 为了应对炉缸侧壁温度异常升高，在操作、检测等方面制定相应措施。针对炉缸侧壁温度升高，制定了炉缸烧穿应急预案，对炉缸烧穿后的操作、急救、逃生，做了实战演练。通过学习与模拟演练，全体员工对炉缸烧穿的预防熟练掌握，为以后的安全生产奠定了基础。 5.2高炉炉底部位的处理 在高炉炉底部位排尽积水，铺河沙，做好导流沟及渣铁安全坑，设立了安全隔离带，增加区域巡检，在有突发情况时能保证人员、设备安全。 6实效 经过一段时间加钒钛球及强化冷却效果等措施，使炉缸西北部位炉壳温度升高得到了控制，温度逐步将至正常点（见图1）。 图1炉壳西北与西南温度变化趋势 7结语 通过一系列护炉措施，九羊集团富伦铁厂2#炉护炉基本上达到了预期效果。炉缸侧壁温度最高稳定在50℃左右，炉底炭砖最高温度在℃左右，各冷却壁水温差3℃左右。但从整个护炉过程来看，还需对一些工作加以改进。 （1）护炉期间，炉温控制要在合理范围内，[si]控制在0.40%--0.55%，物理热保持稳定，控制在℃以上，有利于钛的还原，最大限度起到护炉作用。 （2）从含钛矿护炉方式来看，分为局部和整体护炉两大类。从2#炉加钛球和风口喂线护炉效果来看，整体护炉效果比局部护炉效果要好，建议护炉用整体护炉方式较好。 （3）护炉时机的选择，根据各高炉实际情况，建议高炉开炉一年以后，间断性护炉。早一些护炉对高炉长寿起到关键左右。 （4）含钛物料利用，可利用含钛高炉渣护炉，价格便宜运输方便，可以尝试利用。科学判断内衬侵蚀程度，有时内衬温度高并不代表已严重侵蚀，需要立即进行钒钛护炉，否则护炉时间太长，增加生产成本和生产难度。
