杜春松
（鞍鋼集團(tuán)工程技術(shù)有限公司，遼寧 鞍山 114021）
摘要：簡(jiǎn)要分析了影響高爐長(zhǎng)壽的主要相關(guān)因素，提出必須加強(qiáng)工程管控、推行高爐長(zhǎng)壽生產(chǎn)操作制度和重視依據(jù)日常監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)高爐進(jìn)行的長(zhǎng)壽維護(hù)工作，避免影響高爐長(zhǎng)壽的不 利因素，實(shí)現(xiàn)一代爐齡 15~20 年的高爐長(zhǎng)壽目標(biāo)。
關(guān)鍵詞：高爐；長(zhǎng)壽；工程管控；生產(chǎn)操作；維護(hù)
中國(guó)鋼鐵經(jīng)過(guò)過(guò)去 20 年的大發(fā)展，年產(chǎn)能已經(jīng)越過(guò) 10 億 t 大關(guān)，在不斷追求經(jīng)濟(jì)效益的過(guò)程中，長(zhǎng)壽高爐是眾家追求的重點(diǎn)，也是現(xiàn)代高爐所要達(dá)到的目標(biāo)。 但 2000 年以后，高爐爐缸燒穿事故又開(kāi)始多起來(lái)，有的開(kāi)爐幾個(gè)月就造成爐缸燒穿，有的開(kāi)爐 3 年左右就造成爐缸燒穿[1]，這樣的情況可能在將來(lái)一段時(shí)間還會(huì)不時(shí)地出現(xiàn)。全國(guó)僅寶鋼、武鋼、首鋼等先進(jìn)企業(yè)的高爐一代爐役壽命實(shí)現(xiàn)了 10~15 年以上的長(zhǎng)壽目標(biāo)[2]。
目前高爐平均壽命還難于突破 7 年。為了提供一些具有參考價(jià)值的高爐長(zhǎng)壽管控思想，本文簡(jiǎn)單敘述了影響高爐長(zhǎng)壽的環(huán)節(jié)和因素，提出在工程建設(shè)時(shí)做到加強(qiáng)設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工的管理與控制，后期生產(chǎn)操作上采用長(zhǎng)壽操作制度，生產(chǎn)維護(hù)上做到早發(fā)現(xiàn)、早維護(hù)，減少不利于長(zhǎng)壽的因素，以實(shí)現(xiàn)高爐一代爐齡達(dá)到 15 年以上長(zhǎng)壽命的目標(biāo)。
1 工程管控
工程管控是高爐長(zhǎng)壽的前提及基礎(chǔ)，建設(shè)單位選擇的設(shè)計(jì)方、供貨方、施工方在工程建設(shè)過(guò)程中所采用的方案及實(shí)施的效果直接決定了高爐是否具有長(zhǎng)壽的野基因冶。設(shè)計(jì)采用的方案是否在特定的動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)冶煉條件下對(duì)氣固液三相的破壞具有較強(qiáng)的抵抗性作用、 是否具有更強(qiáng)更廣泛的高爐操作適應(yīng)性、是否具備更加準(zhǔn)確而及時(shí)的事故報(bào)警特征決定了高爐野基因冶的優(yōu)劣；采購(gòu)供貨的設(shè)備材料是否達(dá)到了設(shè)計(jì)參數(shù)及指標(biāo)是決定高爐的野骨架冶是否是按照設(shè)計(jì)的長(zhǎng)壽野基因冶進(jìn)行野孕育冶的關(guān)鍵；而施工則是工程的組建過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中是否將優(yōu)良的實(shí)體按照正確的方式放在正確的位置也十分重要。
1.1 設(shè)計(jì)選擇
在設(shè)計(jì)上要實(shí)現(xiàn)一代爐齡 15 年以上的長(zhǎng)壽高爐，國(guó)內(nèi)外專家認(rèn)為高爐長(zhǎng)壽設(shè)計(jì)思想主要體現(xiàn)以下幾個(gè)方面。
1.1.1 高爐系統(tǒng)的同步長(zhǎng)壽
高爐的長(zhǎng)壽離不開(kāi)其配套系統(tǒng)的穩(wěn)定長(zhǎng)壽，這些有機(jī)的外部系統(tǒng)能否長(zhǎng)期穩(wěn)定的服務(wù)于高爐冶煉直接影響高爐操作的波動(dòng)。高爐操作波動(dòng)頻率對(duì)高爐的長(zhǎng)壽影響很大，例如供料系統(tǒng)不能穩(wěn)定提供原燃料的供應(yīng)，便不可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)布料生產(chǎn)，熱風(fēng)溫度不能保持較小的波動(dòng)，噴煤系統(tǒng)不能確保在風(fēng)口區(qū)的均勻連續(xù)穩(wěn)定噴吹，會(huì)造成高爐內(nèi)的冶煉狀況隨時(shí)在被動(dòng)變化。外部系統(tǒng)不穩(wěn)定袁特別是頻繁的變化，會(huì)給高爐帶來(lái)被動(dòng)的操作及適應(yīng)，是影響高爐壽命的重大關(guān)聯(lián)因素。所以組建設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)做好外部系統(tǒng)設(shè)計(jì)也是關(guān)鍵任務(wù)。
1.1.2 高爐內(nèi)型的選擇
高爐內(nèi)型是影響高爐一代生產(chǎn)效能的重要因素之一。 因此高爐內(nèi)型尺寸的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的、需要豐富經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)工作。確定高爐內(nèi)型主要尺寸的基本原則有三種院燃燒強(qiáng)度、冶煉強(qiáng)度和爐腹煤氣量指數(shù)[3]。
在滿足冶煉的條件下，盡可能采用小的爐缸直徑，爐缸直徑增大需增加鼓風(fēng)動(dòng)力需求，造成焦炭粉化且不利于中心發(fā)展，影響高爐順行，推薦采用爐腹煤氣量指數(shù)來(lái)確定爐缸直徑[4]。 經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，爐缸截面積燃燒強(qiáng)度一般取值 1.00~1.25 t/（m2 ·h），計(jì)算得到的爐缸直徑采用有效容積Vu /爐缸截面積進(jìn)行校核，一般大高爐取值 22~28，中型高爐取值15~22，小高爐取值 11~15。死鐵層深度適宜偏大，但過(guò)深的死鐵層深度對(duì)下部炭磚不利， 一般取值范圍在爐缸直徑的 20%~25%。 爐缸高度一般為風(fēng)口高度 hf +(0.4~0.8)m。
考慮爐缸區(qū)域鐵液的漂浮力對(duì)爐缸爐底耐材的影響，爐缸爐殼應(yīng)設(shè)置成圓錐臺(tái)型，利用爐殼的斜度、陶瓷杯的環(huán)擋、風(fēng)口中小套上部限制的作用，在炭磚堯陶瓷杯受熱膨脹擠壓、加熱焙燒后形成較穩(wěn)定的盛渣鐵結(jié)構(gòu)體。 圖 1、圖 2 分別為陶瓷墊長(zhǎng)壽型爐缸和陶瓷杯長(zhǎng)壽型爐缸。
爐腹角度是形成該區(qū)域下料漏斗形狀的因素，適當(dāng)減小爐腹角度有利于爐缸煤氣流的排升、下料順行、爐腹區(qū)域渣鐵皮的掛靠，可以減弱邊緣煤氣流，對(duì)高爐長(zhǎng)壽有益。目前大中型高爐爐腹角均減小至 74°~78°，但爐腹角減得太小不利于爐料的下降，會(huì)造成板結(jié)渣鐵皮太厚，對(duì)邊緣發(fā)展不利，不利于高爐順行。高爐越大，爐腹角宜偏高取值。在確定適宜的爐喉直徑以滿足靈活布料的同時(shí)，必須先選擇適宜的爐身高度及爐身角度。爐身角對(duì)煤氣氣流分布影響很大， 爐身角太大不利于煤氣利用，會(huì)造成燃料比上升，且容易受到料柱磨損，影響壽命；爐身角太小容易在爐身中下部形成管道氣流，不利于間接還原反應(yīng)。因此需設(shè)置合理的爐身角及適宜的爐身高度，對(duì)滿足煤氣上升冷卻體積減小、原燃料下降體積膨脹等各方面因素也有好處。爐身角一般取值 80.5°~83.5°之間，大高爐取偏小值，中小型高爐取偏大值；爐身高度占高爐有效高度的比值范圍宜為 50%~60%。爐腰處于高爐軟熔帶區(qū)域，透氣性差，需要擴(kuò)大直徑滿足透氣性，爐腰是爐身爐腹的連接帶，能起到尺寸過(guò)渡作用遙 一般爐腰直徑與爐缸直徑比值范圍為 1.1~1.2。
爐腰高度 1.2~3.0 m，大高爐偏取上限。根據(jù)爐容需求，可以通過(guò)調(diào)節(jié)爐腰的高度來(lái)調(diào)整爐容大小。
1.1.3 建立適應(yīng)一定熱沖擊能力的高爐冷卻體系
建立良好的冷卻系統(tǒng)需要選擇高效冷卻設(shè)備和優(yōu)質(zhì)耐材爐襯，形成有效配合，爐體冷卻器全覆蓋，冷卻要無(wú)盲區(qū)。根據(jù)爐內(nèi)各區(qū)域熱負(fù)荷特點(diǎn)，選擇不一樣的冷卻器及耐材，在一定冷卻強(qiáng)度下，形成穩(wěn)定的導(dǎo)熱系統(tǒng)，軟熔帶以下要形成具有一定厚度及粘掛強(qiáng)度好的渣鐵皮，冷卻強(qiáng)度的選擇要適應(yīng)高爐熱負(fù)荷在一定范圍內(nèi)變化的要求。目前國(guó)內(nèi)高爐冷卻設(shè)施不論是臥式冷卻壁還是豎式冷卻壁，設(shè)計(jì)上一般采用冷卻比表面積在 1.0~1.3的冷卻壁，水速控制在（2±0.2） m/s 左右，基本能較好的滿足冷卻強(qiáng)度要求，也具有承受一定的熱沖擊能力。
圖 3 為爐缸傳熱溫度梯度示意圖。熱流強(qiáng)度的多層平壁理論計(jì)算一般參照式（1）進(jìn)行。
式中，Q熱為通過(guò)爐缸的熱流強(qiáng)度，W/m2；T1 為陶瓷杯熱面溫度，℃；T 6 為冷卻壁水管冷面溫度，℃；Ii為每層材料厚度，m；λi為材料導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m·℃)。
實(shí)際的熱流強(qiáng)度利用冷卻水水溫差進(jìn)行計(jì)算，設(shè)計(jì)時(shí)可分區(qū)分段設(shè)置檢測(cè)點(diǎn)，經(jīng)驗(yàn)公式為Q熱= 0.278（冷卻水流量×水溫差）/冷卻器面積，爐殼熱散失約 5%，一般不計(jì)入熱。炭磚溫度及冷卻壁溫度可作為熱異常情況下檢查排查的參考。要防止高爐爐缸燒穿，必須監(jiān)控?zé)崃鲝?qiáng)度值防止其達(dá)到爐缸極限熱流強(qiáng)度，爐缸極限熱流強(qiáng)度是當(dāng)高爐爐缸炭磚熱面溫度為 1 150 ℃，且炭磚剩余厚度 300 mm 時(shí)的熱流強(qiáng)度[5]。 因爐缸耐火材料的導(dǎo)熱系數(shù)和厚度、爐內(nèi)熱狀態(tài)及冷卻強(qiáng)度不同，高爐爐缸的熱流強(qiáng)度是變化的。在達(dá)到爐缸極限熱流強(qiáng)度之前，高爐必須采取措施，否則隨時(shí)具有燒穿的危險(xiǎn)。圖 4 為爐缸炭磚厚度與熱流強(qiáng)度之間的關(guān)系[6]。
熱流強(qiáng)度檢測(cè)控制值可以參照表 1 進(jìn)行比對(duì)，不同高爐實(shí)踐操作過(guò)程中根據(jù)炭磚導(dǎo)熱性及厚度不同可不同取值。
1.1.4 設(shè)備材料的選擇及配置
高爐本體區(qū)影響高爐長(zhǎng)壽的主要設(shè)備材料為冷卻器及耐材。目前我國(guó)廣泛應(yīng)用的冷卻設(shè)備主要是鑄鐵冷卻壁、軋制或鑄造銅冷卻壁和銅冷卻板。按高爐使用冷卻設(shè)備的情況不同，可分為全冷卻壁高爐、全冷卻板高爐和板壁結(jié)合高爐。全冷卻壁工藝院爐腹及以上爐墻的支承條件不好，某部位燒蝕以后，容易造成上部耐材脫落，同時(shí)冷卻壁損壞后不易更換。全冷卻板工藝院爐殼開(kāi)孔過(guò)大，降低了爐殼的強(qiáng)度；另外全冷卻板的點(diǎn)式冷卻，不能完全滿足現(xiàn)代高爐高強(qiáng)度的冶煉要求。目前，采用冷卻壁與冷卻板相結(jié)合的冷卻工藝效果較好。圖 5 為板壁結(jié)合示意圖。
對(duì)于大高爐，在風(fēng)口處和爐腰處的薄壁內(nèi)襯之間，可采用銅冷卻板過(guò)渡，即在爐腹部位設(shè)置2~4 層銅冷卻板，呈品字型布置，其上設(shè)冷卻壁，在冷卻板區(qū)域砌導(dǎo)熱性好、抗熱震性高耐材，砌體有冷卻板支撐，不易塌落。
（1）在爐身中上部適宜選擇冷卻壁與耐材的鑲嵌配合。選擇具有抗磨損、抗沖刷、抗熱震性能好的耐材作為冷卻壁的鑲磚，如中部可采用Si3N4-SiC 磚；上部可采用性能好的 Si3N4-SiC 磚。由于熱負(fù)荷不算大，且侵蝕不嚴(yán)重，主要為煤氣沖刷和爐料磨損，亦可采用浸磷酸粘土磚。
（2）在爐腹、爐腰、爐身下部高熱負(fù)荷液相區(qū)選擇導(dǎo)熱系數(shù)大的冷卻壁。經(jīng)過(guò)快速導(dǎo)熱將液相凝固等溫線向爐內(nèi)延伸，形成渣鐵皮的自我保護(hù)。此區(qū)域可以弱化耐材保護(hù)作用，采用噴涂料，但考慮渣鐵皮脫落對(duì)冷卻設(shè)備造成的短期熱沖擊因素，建議在資金充足的情況下，采用強(qiáng)度高、熱導(dǎo)率大、線膨脹系數(shù)小、化學(xué)穩(wěn)定性高、耐磨蝕性好、抗氧化性好、抗熱震性優(yōu)異的 Si3N4-SiC 磚配高導(dǎo)熱的銅冷卻壁。
（3） 在爐缸區(qū)域選擇冷卻壁配置微孔、超微孔炭磚加陶瓷杯的結(jié)構(gòu)體系。近年來(lái)也有許多設(shè)計(jì)取消了陶瓷杯，利用環(huán)炭加強(qiáng)冷卻形成保護(hù)層實(shí)現(xiàn)護(hù)缸。目前爐缸形成以 SGL、NDK、蘭炭大塊炭磚和 UCAR 小塊炭磚兩個(gè)體系。大塊炭磚是抗渣鐵、抗堿金屬侵蝕、高導(dǎo)熱、抗氧化等各方面性能良好的內(nèi)襯材料，加上陶瓷杯的低導(dǎo)熱、高抗渣鐵侵蝕性能結(jié)合，形成保溫型長(zhǎng)壽高爐；小塊炭磚是采用導(dǎo)熱性好、抗熱應(yīng)力強(qiáng)炭磚，通過(guò)薄爐墻及與其緊密接觸的高效冷卻系統(tǒng)，冷卻形成渣鐵皮而起到保護(hù)爐墻的作用，屬于導(dǎo)熱型長(zhǎng)壽高爐理念。 由于小塊炭磚設(shè)計(jì)時(shí)要求的冷卻強(qiáng)度高、操作上爐缸溫度頻繁變化易造成渣鐵殼破落頻繁，加之小塊炭磚與陶瓷杯的施工要求較高等因素，國(guó)內(nèi)小塊炭磚獲得成功應(yīng)用的高爐較少， 故最近幾年高爐建設(shè)基本選擇以大塊炭磚為主。爐缸要解決好炭磚與陶瓷杯之間的熱膨脹結(jié)構(gòu)問(wèn)題，做好炭磚磚縫及錯(cuò)層布置設(shè)計(jì)，防止鐵水滲透及堿金屬浸入；陶瓷杯與環(huán)碳之間碳素?fù)v料、環(huán)碳與冷卻壁之間的碳素?fù)v料設(shè)計(jì)要確保開(kāi)爐后熱量的正常傳輸及熱膨脹的吸收， 冷卻壁與爐殼間的自流澆注料要防止煤氣及漏滲水的流動(dòng)，鐵口宜采用冷卻強(qiáng)度大的冷卻壁， 砌筑要保證鐵口深度；無(wú)陶瓷杯的爐缸要做好傳熱計(jì)算、對(duì)炭磚質(zhì)量控制特別是抵抗熱環(huán)裂性能要求更高，對(duì)操作也提出更加穩(wěn)定的要求。
（4） 爐底區(qū)域設(shè)置爐底水冷管及石墨、半石墨堯炭磚、微孔炭磚、陶瓷墊的傳熱冷卻體系。爐底爐缸傳熱體系冷卻強(qiáng)度控制宜將 1 150 ℃等溫線、炭磚脆裂 800 ℃溫度線控制在陶瓷墊厚度范圍內(nèi)。
（5） 爐體設(shè)計(jì)要設(shè)置爐體耐材溫度、冷卻器溫度、冷卻水溫度檢測(cè)及報(bào)警體系。
1.2 采購(gòu)控制
高爐系統(tǒng)設(shè)備材料的優(yōu)劣是直接影響高爐長(zhǎng)壽的因素，特別是一些關(guān)鍵設(shè)備材料如冷卻壁、炭磚堯剛玉陶瓷、碳素?fù)v料、冷卻壁鑲磚等，因此，采購(gòu)不僅要做好選擇、支付及催交，還包括了深入供貨商的全部制造流程之中，控制所有的物質(zhì)流按照設(shè)計(jì)參數(shù)及指標(biāo)進(jìn)行組建， 監(jiān)察過(guò)程抽檢及交貨驗(yàn)收，最終達(dá)到各項(xiàng)性能指標(biāo)并按期交貨的全部行為。高爐內(nèi)的關(guān)鍵設(shè)備均應(yīng)列入 A 類采購(gòu)計(jì)劃，執(zhí)行 A 類設(shè)備招標(biāo)采購(gòu)流程、合同授予、監(jiān)造監(jiān)制、過(guò)程抽檢及出廠驗(yàn)收、包裝運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)箱接貨、轉(zhuǎn)運(yùn)管理程序，確保各環(huán)節(jié)處于項(xiàng)目的可控范圍。
常見(jiàn)高爐設(shè)備采購(gòu)流程中容易出現(xiàn)的影響高爐壽命的相關(guān)問(wèn)題有：
（1） 冷卻壁鑄造內(nèi)部夾渣、 裂紋未被檢查發(fā)現(xiàn)袁開(kāi)爐后損壞。
（2） 冷卻壁水管與壁體之間熔鑄結(jié)合不實(shí)，存在氣隙未被檢查發(fā)現(xiàn)， 投產(chǎn)后冷卻壁燒損袁漏水；銅冷卻壁焊接進(jìn)出水管焊縫未達(dá)標(biāo)。
（3）炭磚石墨化程度不夠，添加人工石墨、電煅燒溫度不合格，焙燒溫度不到位、不均勻，超微粉未形成微孔新物質(zhì)、成分偏差等造成導(dǎo)熱能力、抗侵蝕能力、抗壓抗折未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，成型壓力低、加工精度低。
（4）耐材管理不善造成泡水、外形破壞等遙[5] 招標(biāo)體系內(nèi)惡意競(jìng)爭(zhēng)，低價(jià)中標(biāo)，無(wú)法保證產(chǎn)品質(zhì)量的管理問(wèn)題。
1.3 施工控制
合格的施工過(guò)程是將所有合格設(shè)備材料按照理論設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)以最小誤差方式進(jìn)行組裝的過(guò)程。施工質(zhì)量的好壞取決于施工方及監(jiān)理方對(duì)圖紙的理解程度及施工采用的工器具、作業(yè)條件等遙高爐本體筑爐質(zhì)量的好壞直接影響一代高爐的爐齡，是高爐長(zhǎng)壽的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，高爐筑爐工程必須遵循野設(shè)計(jì)是前提、材料是基礎(chǔ)、施工是關(guān)鍵、管理是保證冶的質(zhì)量管理理念。
所有砌筑到場(chǎng)的耐火材料均要妥善保管，入庫(kù)登記、檢查驗(yàn)收、分類堆放、標(biāo)識(shí)；爐底砌筑時(shí)宜用扁鋼網(wǎng)格控制爐底找平層的標(biāo)高和平整度；爐底炭磚用支承架砌筑，上下層炭磚中心線要偏差30°~60°進(jìn)行砌筑，確保砌體的磚縫要符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求；陶瓷杯墊采用野十字形冶砌筑；環(huán)炭及爐腰爐身砌筑時(shí)，要掛設(shè)爐體中心線，安裝半徑規(guī)，確保爐子的內(nèi)型尺寸；鐵口砌筑時(shí)，先砌筑鐵口組合磚，再砌筑兩側(cè)砌體，確保鐵口組合磚砌筑質(zhì)量；風(fēng)口、鐵口、渣口、爐底、爐缸是高爐重要部位，砌體質(zhì)量要求高，因此，必須對(duì)這些部位的砌體進(jìn)行預(yù)砌筑確保各關(guān)鍵部位的砌筑質(zhì)量。在砌筑炭磚時(shí)，要保證施工作業(yè)環(huán)境溫度，施工速度要兼顧炭磚泥漿的凝固時(shí)間，防止搶工期造成砌體變位遙陶瓷杯與環(huán)碳之間碳素?fù)v料、環(huán)碳與冷卻壁之間的碳素?fù)v料均需仔細(xì)搗實(shí)，搗實(shí)密度達(dá)到1.6 g/cm3 以上，確保開(kāi)爐后熱量的正常傳輸及熱膨脹的吸收，冷卻壁與爐殼間的自流澆注料施工要確保填充密實(shí)，防止開(kāi)爐后漏出的煤氣流帶動(dòng)堿金屬的流動(dòng)或冷卻器漏水向下流動(dòng)接觸炭磚后對(duì)炭磚的損害。
高爐試水要注意防止?fàn)t頂打水及爐頂齒輪箱冷卻水流入高爐爐缸，高爐烘爐完成后要進(jìn)行冷卻打壓檢漏，整改漏氣、漏水的部位，確保開(kāi)爐成功，防止投產(chǎn)被迫停爐的風(fēng)險(xiǎn)。投產(chǎn)后要先冶煉二周左右的鑄造鐵，使?fàn)t內(nèi)炭磚泥漿焙燒到位、炭磚搗打料干燥，達(dá)到強(qiáng)度及導(dǎo)熱指標(biāo)后再提高產(chǎn)量，不能盲目追求達(dá)產(chǎn)交工。
2 生產(chǎn)操作維護(hù)
高爐穩(wěn)定操作是高爐長(zhǎng)壽的關(guān)鍵因素，為使高爐生產(chǎn)達(dá)到高效、低耗、長(zhǎng)壽的目標(biāo)，在高爐原燃料條件穩(wěn)定的情況下，根據(jù)高爐設(shè)備的情況，制定出基本的操作制度，包括熱制度、造渣制度、送風(fēng)制度、裝料制度，各項(xiàng)操作制度之間均有關(guān)聯(lián)，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，操作者在各種制度達(dá)到平衡后應(yīng)該維持這種良好狀態(tài)，當(dāng)外部條件變化打破這種平衡后應(yīng)該盡快處理，盡快恢復(fù)至新的穩(wěn)定平衡點(diǎn)。由于生產(chǎn)情況復(fù)雜，外部影響因素眾多，這種穩(wěn)定操作只是一種理想的短時(shí)狀態(tài)，而如何通過(guò)操作手段控制這種變化以及當(dāng)變化已經(jīng)發(fā)生后如何盡快維護(hù)生產(chǎn)達(dá)到新的平衡對(duì)高爐長(zhǎng)壽來(lái)說(shuō)十分重要。
穩(wěn)定的外部條件及操作能使高爐裝置處于一種穩(wěn)定生產(chǎn)狀態(tài)，穩(wěn)定的熱流強(qiáng)度能確保裝置的溫度變化小，熱應(yīng)變小袁爐缸、爐腹、爐腰形成的渣鐵皮板結(jié)穩(wěn)固，對(duì)其冷面以外的裝置起到良好保護(hù)作用 ，每次爐況的波動(dòng)都會(huì)帶來(lái)渣鐵皮的脫落風(fēng)險(xiǎn)，脫落部位熱流強(qiáng)度變大，重新形成殼體之前對(duì)耐材進(jìn)行侵蝕，冷卻壁受到熱沖擊也會(huì)加快損害進(jìn)程。
目前袁各企業(yè)都在追求高強(qiáng)度冶煉，保持高利用系數(shù)和大噴煤比，造成爐腹煤氣量增加，此時(shí)需要適當(dāng)發(fā)展邊緣氣流，分解爐腹煤氣量，緩解高爐中心冶煉強(qiáng)度，保證高爐穩(wěn)定。高強(qiáng)度冶煉條件下，操作要做好邊緣氣流發(fā)展與控制，使相應(yīng)爐體冷卻強(qiáng)度與邊緣氣流發(fā)展帶來(lái)的熱負(fù)荷變化配合，形成穩(wěn)定的傳熱系統(tǒng)，確保渣鐵皮保護(hù)層的穩(wěn)固，高強(qiáng)度冶煉帶來(lái)的邊緣氣流發(fā)展、下料速度加快增加的摩擦?xí)哟鬆t身中上部的熱流強(qiáng)度及煤氣流、料流對(duì)鑲磚、冷卻壁的磨損。
2.1 高爐長(zhǎng)壽操作制度
（1） 做好高爐下部送風(fēng)制度，采用穩(wěn)定的高送風(fēng)比操作，實(shí)現(xiàn)爐腹煤氣流均勻分布。 高爐下部送風(fēng)經(jīng)過(guò)操作調(diào)節(jié)，將高爐達(dá)到理想運(yùn)行狀態(tài)時(shí)確定的合適的爐腹煤氣量、回旋區(qū)長(zhǎng)度、鼓風(fēng)動(dòng)能等重要參數(shù)作為一項(xiàng)長(zhǎng)期操作參考的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，從國(guó)內(nèi)一些操作經(jīng)驗(yàn)看，采用高送風(fēng)比、風(fēng)口延長(zhǎng)、風(fēng)口斷面調(diào)整等技術(shù)能確保鼓風(fēng)動(dòng)能、較好的回旋區(qū)長(zhǎng)度，能維持一定的透氣性、透液性，相對(duì)減少邊緣氣流發(fā)展，降低煤氣流沖刷侵蝕。冶煉強(qiáng)度提高帶來(lái)邊緣溫度提升，能防止渣皮結(jié)厚造成的懸料及脫落坐料對(duì)爐缸造成的破壞。同時(shí)高送風(fēng)比能保證中心發(fā)展，爐缸活躍，能讓中心料柱溫度升高熔融減小其體積袁緩解爐缸液態(tài)渣鐵圍繞死料柱形成的環(huán)流運(yùn)動(dòng)，對(duì)爐缸側(cè)壁長(zhǎng)壽意義重大。
（2） 調(diào)節(jié)高爐上部煤氣流分布，采用靈活的布料方式，加強(qiáng)間接還原，實(shí)現(xiàn)煤氣高效利用。高爐下部煤氣流分布與上部煤氣流調(diào)節(jié)有一定的關(guān)聯(lián)性，煤氣流向上流動(dòng)過(guò)程中，由于布料阻損不同流場(chǎng)是變化的，布料制度是影響上部煤氣流分布的關(guān)鍵。無(wú)料鐘爐頂布料靈活多變，結(jié)合爐頂測(cè)溫系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)任意布料組合，也可以針對(duì)單點(diǎn)布料， 操作實(shí)踐中應(yīng)根據(jù)高爐情況不同， 摸索確定各自的布料組合并隨情況變化隨時(shí)調(diào)整?；静剂侠砟顟?yīng)該是根據(jù)需要確定礦焦按比例層狀分布布料，壓制邊緣，發(fā)展中心，形成邊高中低的料面形狀袁形成邊緣、中心氣流的穩(wěn)定。邊緣氣流穩(wěn)定能使高爐爐墻熱負(fù)荷穩(wěn)定，避免渣鐵皮頻繁脫落，同時(shí)減小沖刷，對(duì)高爐長(zhǎng)壽十分重要。
（3） 制定高爐熱制度袁確保鐵水溫度。操作中要將鐵水溫度控制在 1 480 ℃以上， 以便于確保渣鐵有一定的流動(dòng)性，避免爐缸熱量不足。 鐵水含Si 量宜控制在 0.3%~0.6%之間，以保持爐缸具有一定的活躍度。 爐缸活躍度是爐況順行的重要指標(biāo)，是高爐能長(zhǎng)壽的重要表現(xiàn)。
（4）控制爐渣二元堿度。操作中爐渣堿度宜控制在 1.10~1.15 之間，控制爐渣 Al2O3 含量，保持適宜的鎂鋁比 0.45~0.60， 以確保渣的流動(dòng)性，高堿度渣流動(dòng)不好， 提升溫度勢(shì)必帶來(lái)爐內(nèi)軟熔帶位置變化，穩(wěn)定熱體系破壞，不利于高爐穩(wěn)定，故應(yīng)調(diào)節(jié)好適宜的堿度，控制好溫度。
（5） 做好入爐原燃料管理。原燃料質(zhì)量是高爐穩(wěn)定順行的基礎(chǔ)。各高爐入爐原燃料條件情況不同，建議有條件的需適當(dāng)控制入爐焦炭水分含量，反應(yīng)強(qiáng)度，反應(yīng)性指標(biāo)等，控制入爐小塊焦比例；控制燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度、低溫還原粉化率，控制小于5 mm 燒結(jié)礦比例。要嚴(yán)格控制堿金屬含量高的粉塵入爐循環(huán)，要定期排鋅、鈉等堿金屬。國(guó)內(nèi)眾多高爐由于不重視排堿金屬，造成其大量富集，與耐材反應(yīng)使耐材體積膨脹 30%~50%，造成砌體損壞，爐底板上翹，使得高爐不得不停產(chǎn)大修。
2.2 高爐長(zhǎng)壽維護(hù)處理
高爐生產(chǎn)狀況復(fù)雜，除了采用有利于高爐長(zhǎng)壽的操作模式外， 還應(yīng)在不利于高爐長(zhǎng)壽的情況出現(xiàn)時(shí)，立刻采取措施進(jìn)行調(diào)節(jié)處理，彌補(bǔ)一些由于設(shè)計(jì)、供貨、施工造成的先天性不足因素或操作過(guò)程中一些不可預(yù)見(jiàn)性帶來(lái)的問(wèn)題。
鞍鋼集團(tuán)朝陽(yáng)鋼鐵有限公司是單高爐生產(chǎn)，從 2013 年開(kāi)始爐缸溫度升高，煉鐵總廠持續(xù)關(guān)注高爐爐缸溫度場(chǎng)的變化趨勢(shì)，并采取了一系列穩(wěn)定爐缸溫度場(chǎng)的治理措施，建立了爐芯溫度控制標(biāo)準(zhǔn)和爐缸側(cè)壁溫度控制標(biāo)準(zhǔn)，將高爐爐缸活躍度控制在合理范圍內(nèi)，高爐長(zhǎng)周期穩(wěn)定順行，鐵水質(zhì)量顯著提高，高爐生鐵一級(jí)品率呈上升趨勢(shì)，由 2011 年 的 63.60%提高至 2017 年的 97.59%[7]，爐缸管理實(shí)踐效果良好。目前高爐爐缸溫度控制在 300 ℃以內(nèi)，利用系數(shù)在 2.3 以上，取得了護(hù)爐的成功。鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司煉鐵部1 號(hào) 4038 m3 高爐爐缸溫度偏高，存在安全隱患，通過(guò)操作護(hù)爐措施，取得了很好效果，具體護(hù)爐措施如下：根據(jù)熱制度將爐缸冷卻水量由 2 400 m3 /h 增加到 4 800 m3 /h； 增加爐缸在線儀表監(jiān)控?cái)?shù)量；堅(jiān)持精料方針，采用高溫高鈦操作法，既實(shí)現(xiàn)釩鈦?zhàn)o(hù)爐，又確保了渣鐵流動(dòng)性好，實(shí)現(xiàn)了雙高條件下的高爐順行；采用全風(fēng)全壓配合雙高操作發(fā)展中心冶煉，活躍了爐缸、減少了環(huán)流對(duì)爐缸的沖刷；通過(guò)固定鐵口區(qū)域優(yōu)質(zhì)無(wú)水泡泥的打泥量，保證鐵口深度 3.6~3.8 m，四個(gè)鐵口輪換出鐵。 通過(guò)以上維護(hù)措施爐缸溫度得到有效控制，護(hù)爐效果良好，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)達(dá) 6 年的護(hù)爐期內(nèi)，高爐安全穩(wěn)定運(yùn)行[8]。
1 號(hào)高爐護(hù)爐操作長(zhǎng)達(dá)6 年時(shí)間，成功實(shí)現(xiàn)了采用護(hù)爐措施延長(zhǎng)高爐壽命的案例。以上兩個(gè)案例可以說(shuō)明，護(hù)爐操作對(duì)高爐長(zhǎng)壽具有重要作用，可以彌補(bǔ)一些先天不足或后期生產(chǎn)操作過(guò)程中產(chǎn)生的不利于高爐長(zhǎng)壽的因素。根據(jù)不同案例，高爐的護(hù)爐措施不盡相同，需根據(jù)具體情況采用不同的護(hù)爐方案。
3 結(jié)語(yǔ)
高爐長(zhǎng)壽可以大幅降低大修投資，提高生產(chǎn)效率，產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益，但要做到高爐長(zhǎng)壽是 一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，環(huán)節(jié)很多，需要多方努力合作，把控好各個(gè)環(huán)節(jié)，避免各個(gè)階段不利因素的產(chǎn)生，總的來(lái)說(shuō)袁工程管控是基礎(chǔ)，生產(chǎn)操作是關(guān)鍵，監(jiān)控維護(hù)是保障。
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