王玉會(huì)，羅 力，陶著欽，張宗亭，陳紅升

（日照鋼鐵控股集團(tuán)有限公司，山東276806）

[摘 要] 日鋼 15 號(hào)高爐“象腳區(qū)”爐缸碳磚溫度于 2016 年 5 月異常升高，12 月 2 日最高達(dá)到 894℃，該區(qū)域爐缸耐材侵蝕嚴(yán)重，已威脅到高爐的安全生產(chǎn)。本文結(jié)合 15 號(hào)高爐實(shí)際生產(chǎn)狀況，分析了“象腳區(qū)”爐缸侵蝕嚴(yán)重的原因，并真對(duì)爐缸侵蝕初期和惡化期提出了護(hù)爐措施。通過(guò)采取降低冶煉強(qiáng)度、增強(qiáng)冷卻強(qiáng)度、縮小并加長(zhǎng)風(fēng)口、發(fā)展邊緣氣流等一系列措施，遏制住了“象腳區(qū)”碳磚溫度升高趨勢(shì)，之后通過(guò)創(chuàng)新性的消耗海砂球團(tuán)護(hù)爐，實(shí)現(xiàn)了 15 號(hào)高爐連續(xù)、高效生產(chǎn)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

[關(guān)鍵詞] 象腳區(qū)；爐缸侵蝕；護(hù)爐；海砂球團(tuán)

0 引言

日照鋼鐵控股集團(tuán)有限公司 （后稱日鋼）15 號(hào)高爐大修后于 2014 年 3 月 30 日點(diǎn)火開(kāi)爐，該高爐是日鋼探索經(jīng)濟(jì)爐型的重要實(shí)踐項(xiàng)目。相比同期非經(jīng)濟(jì)爐型高爐，15 號(hào)高爐的燃料比要低 10～15kg/t。 但 2016 年 5 月 15 日計(jì)劃?rùn)z修后一周時(shí)間，15 號(hào)高爐標(biāo)高 7.794m“象腳區(qū)”西南方向內(nèi)側(cè)熱電偶溫度由 502℃劇烈上升至 624℃，經(jīng)采用初步護(hù)爐措施，在經(jīng)歷了 3 個(gè)月穩(wěn)定期后，該部位溫度又持續(xù)上升，12 月 2 日達(dá)到 894℃。因此，15 號(hào)高爐要想長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行，就需要改進(jìn)現(xiàn)行操作制度并采取更加有效和長(zhǎng)期的護(hù)爐措施。

本文介紹了 15 號(hào)高爐“象腳區(qū)”爐缸溫度上升前的生產(chǎn)指標(biāo)狀況，依此推斷出了“象腳區(qū)”爐缸侵蝕嚴(yán)重的原因，并在初期護(hù)爐措施的基礎(chǔ)上制定了爐缸溫度惡化期的護(hù)爐措施，在控制住溫度上張趨勢(shì)后，提出了 15 號(hào)高爐長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行的護(hù)爐措施。

1 爐缸“象腳區(qū)”侵蝕異常分析

日鋼 15 號(hào)高爐爐缸區(qū)縱向共計(jì)設(shè)置 8 層熱電 偶，其中滿鋪碳磚設(shè)置 3 層熱電偶，環(huán)碳設(shè)置 5 層熱電偶，縱向熱電偶詳細(xì)布局見(jiàn)圖 1。標(biāo)高 7.794m 熱電偶位于第 6、7 層碳磚中間，與陶瓷杯頂面平齊，詳細(xì)平面布局見(jiàn)圖 2。

2016 年 5 月，日鋼 15 號(hào)高爐“象腳區(qū)”碳磚溫度異常升高，其中 TE2102 方位熱電偶溫度上升明顯，溫度由 502℃劇烈上升至 624℃，12 月最高達(dá)到894℃，這表明“象腳區(qū)”爐缸耐材侵蝕嚴(yán)重。日鋼 15 號(hào)高爐開(kāi)爐以來(lái)至 2016 年 5 月份主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)如表 1 所示。由表 1 可以看到，“象腳區(qū)”侵蝕異常前高爐最大操作特點(diǎn)是連續(xù)四個(gè)月執(zhí)行低硅冶煉，月平均硅最低為 2016 年 2 月，僅為0.178。

2 爐缸侵蝕初期護(hù)爐概況

2.1 侵蝕初期護(hù)爐措施

由于“象腳區(qū)”碳磚測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)上升后整體趨于穩(wěn)定，初步認(rèn)為本次“象腳區(qū)”溫度突然上升跟計(jì)劃?rùn)z修后局部耐材或渣鐵凝結(jié)殼突然脫落有一定關(guān)系。因此，護(hù)爐措施以縮小風(fēng)口面積、控制冶煉強(qiáng)度為主，適當(dāng)提高了鐵水[Si]含量，并將該區(qū)域二段 6、7、8 組冷卻壁由常壓雙聯(lián)改單聯(lián)冷卻，以強(qiáng)化該區(qū)域冷卻壁的冷卻強(qiáng)度，此期間沒(méi)有添加含鈦物料進(jìn)行護(hù)爐。2016 年 1 月～9 月操作參數(shù)見(jiàn)表 2。溫度異常上升點(diǎn)位于 5#、6# 風(fēng)口下，在風(fēng)口調(diào)整上，將 4～7# 風(fēng)口長(zhǎng)度由 360mm 調(diào)整到 400mm，具體調(diào)整見(jiàn)表 3。

2.2 初期護(hù)爐控制效果

TE2102A/B 熱電偶測(cè)溫在 5 月 27 日達(dá)到最高點(diǎn) 467℃/648℃后，開(kāi)始逐步下行，2016 年 9 月以前整體穩(wěn)定。該階段 TE2102 內(nèi)外環(huán)熱電偶溫度由突然上升，至趨于穩(wěn)定，測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)變化見(jiàn)圖 3。該點(diǎn)對(duì)應(yīng)區(qū)域冷卻壁熱流強(qiáng)度變化趨勢(shì)見(jiàn)表 4，整體熱流強(qiáng)度趨于穩(wěn)定。

2.3 初期護(hù)爐小結(jié)

從初期護(hù)爐來(lái)看，通過(guò)降低冶煉強(qiáng)度、縮小風(fēng)口，遏制了碳磚溫度上升趨勢(shì)，整體實(shí)現(xiàn)穩(wěn)中有降。但是在市場(chǎng)行情較好，“象腳區(qū)”爐缸侵蝕受控情況 下，15 號(hào)高爐于 2016 年 7 月開(kāi)始逐步提產(chǎn)。

3 爐缸侵蝕惡化期的強(qiáng)化護(hù)爐

3.1 爐缸侵蝕變化

隨著 15 號(hào)高爐冶煉強(qiáng)度的提高，西南側(cè)“象腳區(qū)”碳磚 TE2102B 點(diǎn)溫度在經(jīng)歷了 3 個(gè)月穩(wěn)中有降的穩(wěn)定期后，于 2016 年 9 月 29 日開(kāi)始反彈，持續(xù)上升到 2016 年 12 月 2 日的 894℃。TE2102AB 點(diǎn)溫度變化趨勢(shì)如圖 4 所示。該區(qū)域熱流強(qiáng)度也由 10月份平均 8176kcal/（m²·h）逐步上升到 11 月份平均 9394kcal/（m²· h），12 月 1 日達(dá)到 12609kcal/（m²·h）。

3.2 強(qiáng)化護(hù)爐措施

由于 TE2102 熱電偶測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)持續(xù)上升幅度較大，且熱電偶內(nèi)側(cè)插入深度僅 220mm，高爐采取多方面舉措，強(qiáng)化護(hù)爐。主要措施包括：

（1）繼續(xù)提高冷卻壁的冷卻強(qiáng)度，將該第二段6～8 組冷卻水改為高壓冷卻水。

（2）降低高爐冶煉強(qiáng)度，11 月利用系數(shù) 3.032t/ （m³·d），12 月利用系數(shù) 2.779t/（m³·d），對(duì)比 2016 年 9 月份分別降低 0.497t/（m³·d），0.750t/（m³·d）。

（3）堵風(fēng)口，2016 年 11 月 29 日～12 月 7 日堵5# 風(fēng)口，風(fēng)口面積由 0.1877m² 調(diào)整為 0.1802 m²；2016 年 12 月 15 日休風(fēng) 70 分鐘，加長(zhǎng) 4#、5# 風(fēng)口，并堵 6# 風(fēng)口，風(fēng)口面積調(diào)整為 0.1803m²。15 號(hào)高爐風(fēng)口布局最終調(diào)整情況如表 5 所示。

（4）料制調(diào)整以發(fā)展邊緣為主。

（5）2016 年 12 月球團(tuán)開(kāi)始實(shí)驗(yàn)配加海砂，初期平均配比約 8%，為高爐護(hù)爐提供含鈦球團(tuán)，降低護(hù)爐成本。15# 高爐提高爐溫，海砂球團(tuán)配比不低于10%，保障鐵水[Ti]含量不低于 0.100%。強(qiáng)化護(hù)爐期，日鋼 15 號(hào)高爐操作參數(shù)調(diào)整見(jiàn)表 6。經(jīng)過(guò)強(qiáng)化護(hù)爐，TE21202B 點(diǎn)熱電偶測(cè)溫迅速由 885℃降低到 550℃，TE21202A 點(diǎn)熱電偶由 505℃降低到 380℃。

4 海砂鈦球長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)護(hù)爐

2016 年 12 月開(kāi)始，球團(tuán)配加海砂生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定，并將球團(tuán)中海砂配比逐步提高到 50%，保障了球團(tuán)中 TiO₂ 含量充足。球團(tuán)配加海砂后理化指標(biāo)變差[1]，品位降低 4%、Al₂O₃ 上升 1.34%、抗壓強(qiáng)度降低551N/個(gè)，球團(tuán)抗壓強(qiáng)度波動(dòng)較大，最低僅 2600N/個(gè)，對(duì)高爐冶煉造成一定影響。海砂球團(tuán)指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表 7。

球團(tuán)配加海砂后，爐料結(jié)構(gòu)調(diào)整及渣相控制情況見(jiàn)表 8。海砂球團(tuán)配比由 8%逐步提高到 15%，入爐 TiO₂ 負(fù)荷由 4.14kg/t 提高到 12.73kg/t，達(dá)到了護(hù)爐基本需求^[2]。通過(guò)合理控制熱制度，保持鐵水[Ti]不低于 0.100%，實(shí)現(xiàn)了 15 號(hào)高爐的長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)護(hù)爐。TE2102 熱電偶溫度安全受控，其變化趨勢(shì)見(jiàn)圖5，2017 年以來(lái) 15 號(hào)高爐經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)及操作參數(shù)見(jiàn)表 9。

5 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)日鋼 15 號(hào)高爐“象腳區(qū)”爐缸碳磚溫度異常升高的現(xiàn)象進(jìn)行了分析，對(duì)控制爐缸碳磚異常侵蝕的工藝措施進(jìn)行了總結(jié)。通過(guò)實(shí)施一系列工藝技術(shù)措施，遏制住了“象腳區(qū)”碳磚溫度升高趨勢(shì)，最終通過(guò)配加海砂球團(tuán)護(hù)爐，實(shí)現(xiàn)了 15 號(hào)高爐的安全、穩(wěn)定生產(chǎn)，并為今后處理類似高爐異常情況提供了經(jīng)驗(yàn)借鑒。

（1）當(dāng)測(cè)溫或熱流強(qiáng)度發(fā)生異常變化后，綜合采用控制冶煉強(qiáng)度、堵風(fēng)口、強(qiáng)化冷卻、鈦礦護(hù)爐及發(fā)發(fā)展邊緣的措施可以有效的遏制爐缸繼續(xù)侵蝕。

（2）為實(shí)現(xiàn)爐役后期高爐安全運(yùn)行，必須通過(guò)穩(wěn)定消耗含鈦爐料，維持鐵水[Ti]不低于 0.100%。

（3）球團(tuán)配加不高于 50%的新西蘭海砂，其性能可以滿足中小高爐生產(chǎn)需求，有利于高爐實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)護(hù)爐。

參考文獻(xiàn)

[1] 厲建好，姚永江.日鋼球團(tuán)使用新西蘭海砂生產(chǎn)含鈦球團(tuán)礦的生產(chǎn)實(shí)踐[J]．山東工業(yè)技術(shù)，2017，21（6）：11- 12．

[2] 車玉滿，郭天永，孫鵬等．鞍鋼高爐釩鈦礦護(hù)爐效果調(diào)查分析[J]．煉鐵，2014，33（4）：45- 48．