高炉炉缸碳砖侵蚀大修及护炉措施
发布日期： 2020-03-07 10:21:51 阅读量（772） 作者：刘梓明2600m3高炉是某炼铁厂唯一一座高炉。高炉炉体采用砖壁合一的全冷却壁结构，炉缸为4段铜冷却壁，碳砖和陶瓷杯炉底炉缸结构，冷却系统为软水密闭循环系统。配有三座内燃式热风炉，炉顶上料系统选用串罐无料钟布料设备，煤气回收除尘系统采用干式布袋除尘技术，炉前设3个出铁口，冲渣系统采用嘉恒法水渣处理系统。
该座高炉于2010年11月开炉，2012年4月份由于1#铁口侧下方碳砖温度上升明显，原因为由于碳砖侵蚀严重。通过采取降低高炉冶炼强度，上钒钛矿护炉、风口喂线、及降低冷却水温等一系列护炉措施维持生产，虽然有一定的效果，但重大安全隐患严重制约高炉的生产，公司决定2012年9月~11月对高炉进行大修更换炉缸碳砖。
一代炉龄1年零九个月，期间共生产生铁2，731，665t，平均利用系数1.65t·d/m3。大修后，高炉有效容积2600m3，2012年11月16日开炉，第二代炉龄开始，目前运行效果较好。高炉各项参数见表1：
表1 高炉各项参数
1、高炉炉缸破损调查结果
(1)风口组合砖下沿圆周方向平均侵蚀深度30~50mm，最大侵蚀100mm左右，上沿完好。
(2)第四段冷却壁陶瓷杯保持完整，碳砖与陶瓷杯均没有侵蚀。
(3)第三段冷却壁非铁口区域陶瓷杯保持完整，碳砖与陶瓷杯均没有侵蚀，局部还发现了陶瓷杯前端残存的保护砖;只有在铁口区域中下部陶瓷杯被完全侵蚀，铁口下沿碳砖被侵蚀50mm左右。
(4)第二段冷却壁非铁口区域陶瓷杯保持完整;铁口侧上部侵蚀轻微，二段中部侵蚀最为严重，尤其以1#铁口为甚，在陶瓷杯垫上100~300mm范围内向内侵蚀1277mm(包含陶瓷杯)，其中碳砖被侵蚀940mm。侵蚀轮廓为高度为第10层和第11层碳砖，圆周为1.4m，在向3号铁口方向出现直角过渡面，说明碳砖被整体漂移，所出现洞穴被铁水渗入加剧侵蚀;在向2号铁口方向呈逐渐过渡面，形成了明显的“象脚”状侵蚀，砖缝处也发现了钻铁的现象。几乎同样高度2号铁口侧碳砖侵蚀540mm，3号铁口碳砖侵蚀580mm。
(5)炉底陶瓷垫只在铁口侧侵蚀80~90mm，其他区域完好无损。
(6)在整个炉缸炉底区域内均未发现钒钛护炉所形成Ti(C，N)物质。并不能完全说明高炉喂线和采用钒钛矿护炉没有起到作用。
(7)炉缸电偶温度和水温差准确的显示侵蚀状态，尤其是1#铁口水温差最高的区域恰恰是侵蚀最严重的区域，提示只要检测点布置适当，配合数学模型可以真实反映炉缸侵蚀状态。
图1~3为1~3#铁口区域侵蚀状况示意图，图中看出明显“象脚”状侵蚀。
图1 1#铁口剖面侵蚀图
图2 2#铁口剖面侵蚀图
图3 3#铁口剖面侵蚀图
2、高炉炉缸破损调查分析
(1)使用C34作为NMD、NMA小块碳砖炭素胶泥，实践证实其固化不良，造成碳砖缝隙大直至发生位移;
(2)1号铁口侧碳砖局部碳砖整块漂浮，形成洞穴，造成铁水灌入;
(3)炉缸采用NMD、NMA小块碳砖，两种碳砖均属于石墨质碳砖，导热性好，但小于1μm气孔率指标低，易渗铁变形和粉化。两种小块碳砖在砌筑时形成砖缝几率大，易形成气塞影响导热效果。
(4)工程原因
2008年10月份砌筑完成后，经过了2008年和2009年两年冬天，C34受到低温影响产生粉化。
(5)投产初期多次非计划长期休风由于各种设备事故，在开炉前期高炉发生多次非计划休风，加上顺行影响，恢复炉子过程对炉缸温度场造成一定的波动，这对炉缸长寿不利。
(6)炉缸结构问题与大部分采用NMD、NMA小块碳砖与陶瓷杯结构的高炉相同，都存在导热与保温制度相矛盾的情况。
3、高炉长寿护炉措施
高炉一代炉役炉缸侵蚀严重，虽采取相应护炉措施，但未取得预期效果，分析侵蚀原因后新一代炉役开始采取以下长寿护炉取措施：
(1)加强原燃料质量管理、严格控制碱金属和Zn的入炉量，Zn负荷基本在15kg/t以内，严格控制碱金属、Zn含量高的原料使用，控制吨铁入炉碱金属<2kg/t，Zn<0.10kg/t。
(2)优化操作制度、稳定炉体热负荷
高炉第一代生产期间顺行状态一直不理想，崩滑料现象时有发生，气流分布不合理，在恢复炉况的时候炉温大幅波动。2013年5月开始逐步优化装料制度，增加矿石批重，适当提高料线深度，减轻边缘负荷，稳定中心气流的同时释放边缘气流。通过调整，既提高了高炉的透气性又使煤气流分布趋于合理，炉缸及炉身热负荷稳定，高炉难行状况明显改善，消除了由于壁体波动对炉况调剂带来的影响。
(3)改进冷却系统
一代高炉炉缸由于冷却水主管线管径小不能增加炉缸水量的原因，造成炉缸水量小，在二代高炉冷却水环管上增加了φ600mm管道，使炉缸水量由1900m3增加至2700m3。
(4)焊补炉体泄漏点、增加炉皮温度检测
炉体泄漏点是高炉的一个重大隐患，必须妥善处理。高炉对炉皮外漏部位进行焊补，温度高处采取外部打水冷却措施，每班定期对关键部位炉皮进行红外线测温，建立报警系统，保证炉皮冷却情况时刻处于可控状态。
(5)加强出铁管理
日常操作中合理选用开口机钻头直径大小，保证在合理时间范围内出净渣铁，尽量避免两场同时出铁的情况。采用间隔10分钟出铁，高炉铁口深度控制在3±0.2m，控制出铁时间在100分钟左右，将日出铁次数控制在12次左右。
改进炮泥质量。炮泥质量对稳定铁口深度有很大影响，炉役后期，4个铁口的通铁量有较大差异。通过合理地调配炮泥配比，可根据不同铁口的需求有针对性地使用不同强度的炮泥。
保护好泥套。在生产中要确保泥套的完整，每次出铁后认真进行检查，发现有缺陷必须重新制作新泥套。
(6)强化对冷却系统漏水情况监控
破损冷却壁向炉内漏水，将会促使炉缸碳砖的氧化，故应尽可能避免冷却系统向炉内漏水，一旦发现漏水尽快处理更换。定期分析炉顶煤气成分中H2的含量，实时监控冷却壁补水曲线波动情况，加强对现场冷却设备检查，综合判断冷却设备是否破损。
(7)制定温度控制标准
铜冷却壁控制在55±5℃，球墨铸铁冷却壁温度不允许长时间大于200℃，否则冷却壁内表温度可能超过400℃，将引起球墨铸铁的性能变差，强度和延伸率将迅速下降。6段冷却壁温度控制在50~60℃，8段冷却壁温度控制在80~130℃。
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