赵洪雨、张振、高正、刘栋
山东钢铁股份有限公司莱芜分公司炼铁厂
摘要：本文主要介绍了莱钢高炉通过采取降低冶炼强度、提高炉温、配加钛球及风口喂钛线护炉等措施，选择合理的操作制度，达到炉役后期生产安全和炉况顺行的效果。
1 前言
莱钢5#1080m3高炉投产于2005年6月，已历经三次大修。本代炉役始于2012年1月31日，炉底采用高导热的石墨及半石墨炭砖加微孔及超微孔炭砖，炉缸侧壁下部采用进口的UCAR炭砖，上部采用环形超微孔炭砖，陶瓷杯垫为两层刚玉莫来石砖，陶瓷杯壁为刚玉复合砖，设计寿命为8-10年。
高炉开炉后3天实现日达产，通过探索实践高顶压、高富氧、大煤比等强化冶炼措施以及经济炉料冶炼、高铝矿冶炼等低成本冶炼措施，5#1080m3高炉的产量及指标一直维持在较高水平。自2016年以来，两北角处测温点达到580°C，并不断攀升。排除窜煤气等其他因素影响后，证实此处炉缸己发生异常侵蚀，高炉生产进入护炉状态。
2 护炉过程
27与28组冷却壁之间下部第8层测温电偶第5点(标高7299m)温度交后，最先到500℃以上且缓慢上升，2016年2月16日堵13#风口控制冶强，3月8日开始配加钛球，8层5点温度得到有效控制。此时，7屄测温电偶第4点(标高6840mm)升高明显，4月2日该点温度再次突破600℃，至6月17日开始升髙到700℃以上，8层5点最高升到624°C。通过采取强化护炉措施，炉缸侧壁高点温度控制在500℃左右。此时，炉况稳定性变差,产量降低，指标劣化，出现炉缸边缘堆积。8月中旬开始通过优化原燃料条件、调整操作制度等措施，消化处理炉缸边缘堆积，炉况逐步恢复正常，炉缸侧壁溫度也逐步上升至左右。通过调整护炉思路，探索实践经济护炉措施，维持一定的冶炼强度，确保炉况的长期稳定顺行，炉缸活跃且稳定，进一步疏通中心气流，减少边缘铁水环流。11月开始，炉缸侧壁温度基本稳定，7层4点温度开始下降，通过休风换堵风口，12月下旬8层5点温度也开始下降。
图1炉缸侧壁高点温度趋势图
通过计算，温度到达700℃时，计算现剩余厚度为451mm，距电偶前端仅剩141mm.由于炉缸耐材侵蚀后具有不可逆性，护炉仅是通过强化冷却，钛化物沉积，促使渣铁保护层形在并向炉内移动，来保护炉缸耐材，达到降低高点温度的目标。因此，日常操作过程中要以保证炉缸热制度的稳定，减少铁水局部环流，降低渣铁保护层的侵蚀和避免脱落为方向。
3 护炉措施
5#高炉炉缸侵蚀主要发生在炉缸侧壁的两侧局部位置。护炉条件下的高炉煤气分布要求首先是稳定畅通的煤气出路，这与正常高炉的要求无异;其次，要求减少边缘煤气通过量，即减少大量煤气通过对炉缸侧壁和炉腹的压力;再次要加大中心煤气通过量，中心煤气通过量的峰值要高，且面积要大，加大中心料柱透气性和中心侵蚀，间接减少边缘侵蚀。在长期护炉的情况下，坚持开中心稳边缘的煤气分布，有利于炉缸的维护。为了抑制水温差的上涨，大幅度减少富氧量，已达到稳定边缘的目的，同时保持合理的风量以维持稳定的风速和鼓风动能，有利于炉缸活跃，减轻铁水环流对炉缸的侵蚀，为炉缸水温差的稳定创造条件。
(1)在护炉的条件下，除了采取控制冶炼强度、加钛护炉的方法，同时必须控制合适的高炉煤气分布。
(2)打开中心、稳定边缘的煤气不仅做到了中心煤气的畅通，也有利于稳定边缘煤气不乱，减少管道、悬料、炉墙结瘤事故的发生，是适合护炉条件下的最佳煤气选择。
(3)通过调整下部送风制度、调整上部装料制度、降低富氧率等措施，可以获得合理的煤气分布以达到护炉的目标。
高炉长期堵死热流强度高处对应的风口。堵高温点区域12#风口，控制侧壁温度继续上行，取得了一定效果。缩小、加长风口使回旋区向炉缸推进，减少了对炉缸侧壁的冲刷，同时兼顾炉缸活跃，避免炉墙结厚造成炉况不顺。长期堵风口容易导致高炉偏料，要调整好风口长短和大小风口的布局。风口长度从465mm调整到480mm，直径120mm缩小到115mm，以利于开通中心气流并减轻环流对炉缸侧壁的冲刷和侵蚀。
（表1 风口布局情况）
高炉炉缸存在问题，不能盲目追求高冶炼强度，要适当控制高炉利用系数。从侧壁温度变化來看，侧壁温度受冶强影响较大。在护炉时避免连续高产，减少或降低强化冶炼手段，牺牲一定的技术经济指标，确保炉缸安全与护炉的稳定顺行。当日产量控制在2600-2800t/d时，对控制侧壁高点温度继续上升和区域扩大效果较好。
迸入10月份，我们探索实施了低硅高碱高钛球护炉新方法，取得了良好效果。在推进大风量、高碱度、低炉温操作的基础上，持续稳定配加钛球的比例。控制主要操作参数：风速220-240m/s，[Si]0.3~0.5%，二元碱度稳定在1.20左石，风量2200-2300m3/min，富氧3000-4000m3/h，顶压170-180KPa，铁水温度大于等于1470℃，四班统一操作确保炉况顺行。重点稳定控制铁中硅、硫、钛含量，车间每天对护炉情况进行评价。
钒钛矿护炉机理是TiO2经炉内还原，在炉缸形成TiC、TiN等高熔点物质，沉积于温度较低炉衬表面形成保护层。通过实践，我们认为，0.08-0.10%的铁水含量既有利于快速形成保护层，又不至于对顺行造成大的影响。3月8日开始配加钛球冶炼，采取提高炉温，严格控制铁水成分，[Si]+[Ti]控制0.5-0.8%，保证护炉效果。
加钛矿要持续，每批料加入钛球。避免炉缸温度稳定时停用钛矿，造成炉缸钛流失得不到及时补充，降低护炉效果。炉缸工作变差时，严禁采取洗炉剂洗炉措施，可通过调整气流分布、减轻焦炭负荷，适当调整热制度和造渣制度进行处理。
自7月8日喂线开始到7月28日开始通过15#风口对炉内累计喂线180吨，炉缸热量下降较多，侧壁两个温度高点分别降低27°c、21℃，下降幅度并不明显。
图2 7月8日至7月28日喂线期间的高点温度曲线
由于外购焦水分低，粒度均匀，硫含量低对护炉有利，因此固定仓外购焦焦炭品种不变，按最大量配加，其余配加7#仓焦炭，控制焦炭品种的相对稳定性。同时加强筛分管理，根据焦炭水分变化，适时开启焦炭预热，降低焦炭水分。
加强烧结矿、生矿、球团矿的入炉筛分，严格控制筛面料流小于等于200kg/s，降低入炉粉末。
炉缸温度监测是确保炉缸安全的重要手段。进一步加强高炉炉缸侧壁电偶、炉皮测温、水温差监测等手段的控制，以便对炉缸安全运行状态进行掌控。
随着侵蚀，炉缸在重点部位增加电偶监测点，对炉壳、冷却壁增加热电阻，坚守最后一道防线。对炉皮温度监测，特别是对热流强度高部位要形成连续监测。正常情况下要求相关岗位每两小时检测记录一次，关注各温度点变化发展趋势，发现异常时，及时检测，及时上报处理。加强冷却设备的检漏，关注炉底炉缸温度的变化趋势，加强各高温点温度的记录分析，建立温度趋势图，以控制炉缸温度。增加炉壳外部喷水冷却。
加强与炉前的信息沟通，维护好铁口，确保渣铁排放及时。护炉阶段，炉温较高渣铁粘稠，容易造成炉内压量关系紧张，采取零间隔出铁，避免渣铁聚集在炉缸造成不利影响。正常情况下两个铁口保持均匀出铁，尽量避免连出及出不净的情况。
对堵铁口操作及打泥量的掌握都做了相应的规定，三班统一操作，提高铁口的稳定性和渣铁排放的均匀性。
杜绝连续铁门浅、连续堵铁口跑泥及闷炮、撞击、潮铁口出铁，保证稳定适宜的铁口深度，减少环流对炉缸侧壁的影响。
利用检修机会，在炉壳开孔压入无水炭素泥浆，杜绝窜煤气现象。加强对日常炉缸部位炉壳跑煤气的检查工作，发现跑煤气要及时利用高炉各类休风机会处理。
建立汇报及报告程序，建立炉缸炉底事故的应急预案，并定期展开应急预案演练。护炉期间保证炉基部位要保持干燥，炉基周围建立保安区。在炉缸出现异常时，要及时汇报处理，确保安全。
3.2参数调整
推进低炉温高碱度高钛比例护炉技术，关键在保证炉缸活跃、透气性、风量的稳定、炉况的长期稳定。我们经过探讨，对重点参数做出规定：风量2250-2350m3/min，风速220-240m/s，Si控制在0.25-0.40%，二元碱度稳定在1.2±0.01,富氧大于等于3500m3/h，顶压控制在180-185KPa，铁水温度大于等于1470℃。
4 护炉效果
通过我们参数的调整，思路创新，逐步形成低炉温、高碱度、大矿批的操作理念，炉况稳定性良好，各项指标稳定，炉缸侧壁温度长期保持低水平运行，炉壳温度相对稳定，达到了较好的护炉效果。
表2 护炉指标情况
图3 2016年10月至2017年月炉缸高点温度趋势
5 结语
炉役后期的护炉安全是第一位的，各项操作制度的制定和执行，都以高炉的安全为前提，通过努力，5#高炉在炉役后期保证了生产的安全、稳定、顺行，并保持了较高的产能水平。
护炉最有效的手段就是降低冶强，但冶强降低太多高炉冶炼的经济性又无法得到保证，因此，在确保安全的前提下，可通过操作制度的调整，达到护炉生产成本与指标可控。
钛化物有较好的抗炉效果，大批量配加时对炉况影响较大。因此，可采取小批量持续配加的方式达到护炉作用。
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