王維興

2014 年新修訂的《高爐煉鐵工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定:高爐一代爐役的工作年限應(yīng)達(dá)到15 年以上。在高爐一代爐役期間，單位高爐容積的產(chǎn)鐵量應(yīng)達(dá)到或大于1 萬(wàn)噸。目前，我國(guó)絕大多數(shù)高爐沒(méi)有達(dá)到上述目標(biāo)，特別是一些中小高爐壽命普遍處于低水平階段。所以，努力提高我國(guó)高爐壽命，是煉鐵界的一個(gè)十分重要的任務(wù)，也是提高高爐生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)煉鐵系統(tǒng)節(jié)能減排的重要手段，應(yīng)當(dāng)引起鋼鐵企業(yè)各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的高度重視。

2014 年7 月國(guó)家建設(shè)部和質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局聯(lián)合發(fā)布了《高爐煉鐵工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50427-2014)。其中有不少內(nèi)容是與高爐實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽有關(guān)，特別注重整體的高爐長(zhǎng)壽優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)行全方位的改進(jìn)，實(shí)行綜合治理，高效冷卻設(shè)備與優(yōu)質(zhì)耐火爐襯的有效匹配，確保高爐各部位的同步長(zhǎng)壽；使用質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)原燃料，保證高爐生產(chǎn)穩(wěn)定順行；在降低煉鐵燃料比的前提下取得高產(chǎn)；采用有效的監(jiān)測(cè)和維護(hù)手段是實(shí)現(xiàn)高爐長(zhǎng)壽的重要保證。

高爐爐型設(shè)計(jì)的合理性，是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、長(zhǎng)壽和環(huán)保的重要條件。煉鐵工作者要通過(guò)各種措施，努力使工作爐型能夠維持長(zhǎng)久，就可以使高爐長(zhǎng)壽，實(shí)現(xiàn)高爐生產(chǎn)的高效化。目前，我國(guó)高爐設(shè)計(jì)傾向于設(shè)計(jì)“矮胖型”高爐，推薦采用薄壁高爐內(nèi)型尺寸，多風(fēng)口，深死鐵層，采用軟水密閉循環(huán)冷卻設(shè)備等特點(diǎn)。

1 提高精料水平，促進(jìn)高爐長(zhǎng)壽

高爐煉鐵是以精料為基礎(chǔ)，精料水平對(duì)高爐生產(chǎn)指標(biāo)的影響率在70%左右，對(duì)高爐長(zhǎng)壽的影響也是十分重要的。

入爐料含鐵品位高是精料技術(shù)的核心，高品位會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益，特別是噸鐵渣量低于300kg/t 以下時(shí)，不但有利于提高噴煤比，提高爐料的透氣性(特別是軟熔帶)，使煤氣流分布均勻、穩(wěn)定，減少邊緣煤氣流對(duì)爐墻的沖刷，促進(jìn)高爐長(zhǎng)壽。目前，我國(guó)紅礦選礦技術(shù)已過(guò)關(guān)。對(duì)于吃百家礦用低品位原料的企業(yè)，應(yīng)當(dāng)添加選礦設(shè)備，將低品位礦進(jìn)行再選，會(huì)使高爐的效益倍增?？梢杂行У販p少渣量，降低煉鐵燃料比。

近年來(lái)，我國(guó)煉鐵爐料中有害雜質(zhì)含量有明顯的上升趨勢(shì)，造成一批高爐風(fēng)口區(qū)磚上翹，爐身上部結(jié)瘤，嚴(yán)重影響了高爐正常生產(chǎn)和高爐的長(zhǎng)壽。要嚴(yán)格控制入爐料有害雜質(zhì)含量，對(duì)于含有害雜質(zhì)高的塵泥(燒結(jié)機(jī)頭除塵灰和高爐布袋除塵灰)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行預(yù)處理，再進(jìn)行綜合利用；或?qū)⑦@些灰添加石灰造球、干燥，再加入到轉(zhuǎn)爐中(使用比例是爐料小于5%，避免出現(xiàn)沸騰)，切斷有害雜質(zhì)回到高爐的循環(huán)鏈。

2 高爐用耐火材料的選擇

高爐砌體的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)爐容和冷卻結(jié)構(gòu)，以及各部位的工作條件選用優(yōu)質(zhì)耐火材料。耐火材料質(zhì)量的選擇和砌筑質(zhì)量對(duì)高爐壽命有極大的影響。不同容積的高爐和高爐不同部位要選用不同的耐火材料。提高爐缸、爐底和爐身中、下部砌筑質(zhì)量是延長(zhǎng)高爐壽命的重要條件。在購(gòu)買耐火材料時(shí)不但要有冷性能，還要有熱性能以及使用壽命的保證。高爐砌體設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)爐容和冷卻結(jié)構(gòu)以及各部位的工作條件合理選用耐火材料。風(fēng)口帶宜采用組合磚結(jié)構(gòu)。爐缸、爐底應(yīng)采用碳磚或碳磚與陶瓷材料復(fù)合式結(jié)構(gòu)，并采用優(yōu)質(zhì)碳磚砌筑。高爐采用的優(yōu)質(zhì)碳磚，除應(yīng)提出常規(guī)性能指標(biāo)的要求外，還應(yīng)提出導(dǎo)熱系數(shù)、微孔率、抗鐵水侵蝕性等指標(biāo)的要求。

2.1 爐身上部

爐身上部宜采用鑲磚冷卻壁。爐身上部磚襯會(huì)受到爐料下降的沖擊和磨損，還會(huì)受到煤氣流上升時(shí)的沖刷，同時(shí)還有堿金屬、鋅蒸氣和沉積碳的侵蝕等。為此，該部位選擇高致密度的黏土磚或磷酸黏土磚或高鋁磚。爐身上部宜采用鑲磚冷卻壁。該部位要用球墨鑄鐵冷卻壁代替支梁或水箱，可明顯改善這一區(qū)域的冷卻條件，可以較好地維護(hù)該部分爐型，達(dá)到延長(zhǎng)高爐長(zhǎng)壽的目的。

2.2 爐身中下部和爐腰

本部位宜采用強(qiáng)化型鑄鐵鑲磚冷卻壁、銅冷卻壁或密集式銅冷卻板，也可采用冷卻板和冷卻壁組合的形式。這區(qū)域的爐襯主要是受堿金屬、鋅蒸氣和沉積碳的侵蝕，初成渣侵蝕，爐料和爐墻熱震引起的剝落和高溫煤氣流的沖刷等。該部分宜采用超高氧化鋁耐火材料，如剛玉莫來(lái)石磚、鉻鋁硅酸鹽結(jié)合制成的耐火磚；半石墨化——碳化硅磚、Si3N4-SiC 磚、鋁碳磚或高鋁磚。碳化硅磚具有導(dǎo)熱系數(shù)高，抗熱震性好的特點(diǎn)，適宜在爐體中下部使用。

過(guò)去，爐身下部和爐腰采用高質(zhì)量耐火材料，來(lái)抵御高溫和化學(xué)侵蝕。近年來(lái)，該部位采用銅冷卻壁，對(duì)熱量進(jìn)行疏導(dǎo)，讓銅冷卻壁形成穩(wěn)定的渣皮來(lái)保護(hù)冷卻設(shè)備，實(shí)現(xiàn)高爐的長(zhǎng)壽。在開爐時(shí)，在銅冷卻壁之外砌筑一層厚50cm 的耐火磚或不定型耐火材料，就可以使該部分的使用壽命在15-20 年。銅冷卻壁的導(dǎo)熱性好，冷卻壁體溫度均勻，表面工作溫度很低，一旦渣皮脫落，也能快速形成穩(wěn)定的渣皮，淡化了高爐內(nèi)襯的作用，有利于采用薄壁結(jié)構(gòu)。所以，采用銅冷卻壁，對(duì)延長(zhǎng)高爐壽命有著明顯的效果，已經(jīng)得到國(guó)內(nèi)外煉鐵界的普遍認(rèn)同。但銅冷卻壁價(jià)格高，在高冶煉強(qiáng)度下，一些高爐也出現(xiàn)過(guò)不同程度的問(wèn)題。寶鋼湛江5000m³ 級(jí)高爐就不使用銅冷卻壁。

高爐采用優(yōu)質(zhì)碳化硅磚，除提出常規(guī)性能指標(biāo)的要求外，還應(yīng)提出導(dǎo)熱率、抗渣性、熱震穩(wěn)定性、抗氧化性、線膨脹系數(shù)等適宜爐身中、下部工作的指標(biāo)要求。爐腹宜采用鑄鐵冷卻壁或銅冷卻壁，也可采用密集式銅冷卻板或鑄鋼冷卻壁。

爐腰和爐身中、下部的冷卻設(shè)備宜采用強(qiáng)化型鑲磚鑄鐵冷卻壁、鑄鋼冷卻壁、銅冷卻壁或密集式銅冷卻板，也可采用冷卻板和冷卻壁相組合的薄爐襯爐體結(jié)構(gòu)形式。

高爐砌體設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)爐容和冷卻結(jié)構(gòu)以及各部位的工作條件合理選用耐火材料。風(fēng)口帶宜采用組合磚結(jié)構(gòu)。爐缸、爐底應(yīng)采用碳磚或碳磚與陶瓷材料復(fù)合式結(jié)構(gòu)，并采用優(yōu)質(zhì)碳磚砌筑。高爐采用的優(yōu)質(zhì)碳化硅磚，除應(yīng)提出常規(guī)性能指標(biāo)的要求外，還應(yīng)提出導(dǎo)熱率、抗渣性、熱震穩(wěn)定性等適宜爐身中、下部工作的指標(biāo)要求。

2.3 爐缸、爐底

《高爐煉鐵工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中提出:高爐爐底宜采用水冷，爐缸、爐底側(cè)壁應(yīng)設(shè)置有效冷卻設(shè)施，宜采用爐殼開孔少、界面少、容易施工、傳熱可靠的冷卻方式。采用冷卻壁方式時(shí)應(yīng)注意冷卻壁間及冷卻壁與碳磚間的不定形材料的選擇和施工方法的選擇，防止生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)氣隙，影響爐缸的傳熱體系工作效率。

爐缸、爐底應(yīng)采用全碳磚或復(fù)合碳磚爐底結(jié)構(gòu)，并采用優(yōu)質(zhì)碳磚砌筑。大型高爐采用碳磚、SiC 磚對(duì)延長(zhǎng)高爐壽命極為重要。在采用銅冷卻壁之后，高爐長(zhǎng)壽的薄弱環(huán)節(jié)已從爐身中下部、爐腰、爐腹轉(zhuǎn)移到爐缸部位，所以延長(zhǎng)爐缸壽命已成為高爐長(zhǎng)壽工作的重點(diǎn)。近年來(lái)，我國(guó)一批高爐出現(xiàn)爐缸水溫差升高的現(xiàn)象，甚至燒穿，應(yīng)當(dāng)采取綜合措施，解決這方面問(wèn)題。

高爐采用的優(yōu)質(zhì)碳磚和碳?jí)K除應(yīng)提出常規(guī)性能指標(biāo)的要求外，還應(yīng)提出導(dǎo)熱系數(shù)、透氣度、抗氧化性、抗堿性、抗鐵水侵蝕性等指標(biāo)要求。風(fēng)口帶宜采用組合磚結(jié)構(gòu)，一般使用剛玉莫來(lái)石磚或棕剛玉磚，也可用熱壓碳磚NMA 或NMD 磚。

目前，國(guó)內(nèi)外高爐均已采用高導(dǎo)熱碳磚、微孔碳磚和陶瓷墊結(jié)構(gòu)。高噴煤比的高爐，在操作上強(qiáng)調(diào)要活躍爐缸中心，又要求爐底中心要保持適當(dāng)?shù)臏囟?。因此，人們逐漸重視陶瓷墊的阻熱作用，也重視陶瓷墊壽命的提高，希望能獲得適中的爐底中心溫度。

帶爐底冷卻的綜合爐底是比較合理的結(jié)構(gòu)。在冷卻管上有碳搗層，其上面砌上2-3 層碳磚。對(duì)于不同部位要使用不同性能的碳磚。鐵口以下是容易受到嚴(yán)重侵蝕的地方，要用抗?jié)B透性高的微孔碳磚；爐底的最底層要用具有高導(dǎo)熱性的碳化硅磚；其他部位采用普通碳磚或微孔碳磚。對(duì)于鐵口以下的爐底周邊碳磚的長(zhǎng)度要增大，以提高其抵抗鐵和堿金屬對(duì)此處的強(qiáng)烈滲透和侵蝕能力；磚與磚之間的縫隙，要將寬縫改為細(xì)縫(<0.5mm)進(jìn)行砌筑。

對(duì)于有“陶瓷杯”的綜合爐底結(jié)構(gòu)，學(xué)術(shù)上有爭(zhēng)議。一些人認(rèn)為“陶瓷杯”的作用大，應(yīng)予加強(qiáng)；另一些人認(rèn)為，“陶瓷杯”在一定時(shí)間內(nèi)會(huì)消失掉，碳磚是起主導(dǎo)作用的，在爐缸側(cè)壁也使用高抗鐵水滲透和高導(dǎo)熱性、高密度的壓小塊碳磚?？傮w上評(píng)述，兩種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，均可實(shí)現(xiàn)高爐長(zhǎng)壽，經(jīng)濟(jì)代價(jià)有所差異。

高質(zhì)量的微孔、超微孔碳磚(高密度的碳化硅磚是在大于1400℃，8 小時(shí)以上條件下焙燒)和壓小塊碳磚得到推廣之后，我國(guó)高爐壽命得到顯著提高。

美聯(lián)碳生產(chǎn)的小塊微空碳磚，熱壓成形，未經(jīng)高溫焙燒，就其本質(zhì)來(lái)說(shuō)是類似于我國(guó)自燒碳磚，它適用于全碳結(jié)構(gòu)，不適用于陶瓷杯結(jié)構(gòu)；如將其用于陶瓷杯結(jié)構(gòu)，碳磚就沒(méi)有焙燒的機(jī)會(huì)，一旦陶瓷杯損壞，鐵水接觸碳磚就易造成溶蝕而出現(xiàn)漏鐵或燒穿事故；如用在全碳結(jié)構(gòu)，碳磚可得到自焙燒，磚質(zhì)量好，砌筑規(guī)范，可以使高爐長(zhǎng)壽，寶鋼3 號(hào)4350m³ 高爐用它，爐齡達(dá)到19年。我國(guó)自產(chǎn)的這種熱壓微孔小塊碳磚，并不比美聯(lián)碳的差，但部分高爐的壽命短，其原因在于砌筑質(zhì)量差，也就是筑爐管理缺失或不到位，砌筑用漿不當(dāng)，磚縫過(guò)大造成投產(chǎn)后出現(xiàn)氣隙，甚至鐵水沿磚縫滲透。國(guó)內(nèi)大中型高爐基本上是否定了采用炭料搗打爐底，自焙燒制碳磚的工藝技術(shù)。

3 爐襯砌筑

目前，影響高爐內(nèi)襯砌筑質(zhì)量的主要問(wèn)題是各部位砌體的磚縫實(shí)際控制值，特別是爐缸、爐底磚砌筑質(zhì)量的高低，對(duì)高爐長(zhǎng)壽的影響較大。表1 為高爐各部位砌體磚縫厚度。

4 高爐爐體冷卻系統(tǒng)

高爐爐體、爐底宜采用軟水密閉循環(huán)冷卻。在水源充足、水質(zhì)好的地區(qū)也可采用工業(yè)水開路循環(huán)冷卻。對(duì)高爐爐襯必須要進(jìn)行冷卻。冷卻的作用:一是降低耐材的溫度，使其保持一定強(qiáng)度，可以維持合理的操作爐型，實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)高爐壽命和安全生產(chǎn)；二是促使?fàn)t襯形成保護(hù)性渣皮、鐵殼和石墨層，保護(hù)爐襯并代替爐襯工作；三是保護(hù)爐殼及金屬構(gòu)件，免受高溫的影響及減少破損；四是冷卻設(shè)備起到支撐部分爐襯。

4.1 冷卻介質(zhì)種類

《高爐煉鐵工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定:以江河水、湖水等地表水為原水，經(jīng)常規(guī)處理產(chǎn)生低硬度的水時(shí)，高爐可采用開路循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。在水質(zhì)硬度高或較高的地區(qū)，應(yīng)對(duì)生產(chǎn)新水進(jìn)行軟化，并應(yīng)采用軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)。在氣象條件允許的地區(qū)，宜采用空氣冷卻器冷卻循環(huán)水。

軟化水:將鈉離子經(jīng)過(guò)離子交換劑與水中鈣、鎂離子進(jìn)行轉(zhuǎn)換，即軟化處理，去掉鈣、鎂離子，降低水的硬度，獲得軟化水。

4.2 冷卻方式

《高爐煉鐵工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定:高爐爐體、爐底應(yīng)采用軟水密閉循環(huán)冷卻。在水源充足，水質(zhì)好的地區(qū)可采用工業(yè)水開路循環(huán)冷卻。鑄鐵冷卻壁要求水質(zhì)的含氧量低。

高爐應(yīng)根據(jù)不同用水水質(zhì)和壓力要求，分別設(shè)置供水系統(tǒng)，并應(yīng)根據(jù)不同水質(zhì)和水溫的要求串級(jí)使用。爐底的冷卻被整合進(jìn)行有回路的回形管中，要有一個(gè)膨脹罐。在流量控制及泄漏檢測(cè)中，應(yīng)使其波動(dòng)達(dá)±0.3%的程度。

實(shí)行分段供水:大高爐采取爐底冷卻、鐵口區(qū)冷卻、軟熔帶冷卻，爐身的冷卻分開進(jìn)行。

4.3 熱流強(qiáng)度和冷卻水量

熱流強(qiáng)度是指冷卻介質(zhì)從每平方米冷卻面積所帶出的熱量。高爐的冷卻面積應(yīng)以爐殼內(nèi)的表面積為依據(jù)進(jìn)行計(jì)算。

用冷卻壁內(nèi)表面作為冷卻面積進(jìn)行計(jì)算。高爐熱流強(qiáng)度最大的區(qū)域在爐身下部。爐身下部的熱流強(qiáng)度是隨著磚襯侵蝕程度而有很大的變化。在磚襯被完全侵蝕掉，或因操作條件變化造成渣皮脫落時(shí)，該部分熱流強(qiáng)度會(huì)劇烈上升。這時(shí)表現(xiàn)出的數(shù)值為最大熱流強(qiáng)度值。開爐初期冷卻設(shè)備所承受的是最小熱流強(qiáng)度值。

系統(tǒng)的最大負(fù)荷是各區(qū)段熱流強(qiáng)度的最大值與它們面積乘積的總和。它是確定冷卻系統(tǒng)能力的主要參數(shù)之一。

銅冷卻壁使用工業(yè)水冷卻時(shí)，其水速必須大于2m/s，水.的硬度必須小于8，避免產(chǎn)生硬質(zhì)垢并需定期進(jìn)行殺菌無(wú)藻。在采用軟水或純水冷卻時(shí)，則要求水速大于15m/s。

爐體冷卻水壓力要比爐內(nèi)壓力高0.1MPa 為宜。為防止水中懸浮物沉積，最低水速應(yīng)大于0.8m/s。高爐風(fēng)口冷卻水速大于7.2m/s，2000m³ 以上容積的高爐風(fēng)口冷卻水速大于9m/s。高爐爐體冷卻用水量是用每立方米有效容積每小時(shí)消耗水量來(lái)表示。高爐有效容積越大，單位容積小時(shí)耗水量會(huì)相對(duì)減少。

4.4 安全供水

《高爐煉鐵工藝設(shè)計(jì)規(guī)范》提出:高爐必須設(shè)置安全供水系統(tǒng)。并被列為強(qiáng)制性條款，嚴(yán)格要求。安全供水泵的定量為定額循環(huán)量的50%，揚(yáng)程與電動(dòng)循環(huán)泵相同。要求柴油機(jī)啟動(dòng)時(shí)間15-30s。

冷卻水的壓力取決于冷卻器的水阻損和爐內(nèi)壓力。立式冷卻壁的總阻損每米管子可考慮為0.27-0.78kPa；高爐平臺(tái)回水槽水箅處最低水壓必須保持比風(fēng)壓高50%。

4.5 水溫和水溫差

高爐各部位的熱流強(qiáng)度與水速、水溫、進(jìn)出口水溫差有著直接關(guān)系。進(jìn)水溫度是與大氣溫度和回水狀態(tài)有關(guān)，一般企業(yè)是:夏天為30-35℃，冬天為23-25℃。

4.6 水冷爐底

水冷爐底較風(fēng)冷爐底冷卻強(qiáng)度大，能耗低。目前，國(guó)內(nèi)外大型高爐普遍采用水冷爐底形式。其供水方式有兩種:一種由爐缸排水供給，另一種為由爐體給水總管供水。

5 高爐爐體維護(hù)

對(duì)爐體各部位爐襯進(jìn)行監(jiān)測(cè)，控制爐內(nèi)煤氣流的邊緣發(fā)展，進(jìn)行噴補(bǔ)爐襯和科學(xué)維護(hù)等手段均有延長(zhǎng)高爐壽命的效果。

5.1 建立完善的監(jiān)控設(shè)施

目前，大部分高爐是用人工監(jiān)測(cè)。水溫差是直接反映出相應(yīng)部位冷卻壁承受熱負(fù)荷的狀態(tài)，可判斷爐襯破損的情況。因此，要求每個(gè)班均要對(duì)冷卻壁水溫差變化進(jìn)行觀察記錄，及時(shí)進(jìn)行分析。對(duì)超過(guò)允許范圍水溫差變化部位要及時(shí)采取相應(yīng)措施。尤其是爐缸部位的水溫差升高要及時(shí)進(jìn)行科學(xué)判斷，可采取清洗冷卻壁，提高供水壓力，增加供水量，減少冷卻壁供水串聯(lián)數(shù)量等措施。對(duì)冷卻壁水溫差值超過(guò)規(guī)定值時(shí)，可堵相應(yīng)部位風(fēng)口，布料適當(dāng)加重邊緣礦石，改用新水強(qiáng)化冷卻；甚至于提高爐溫，進(jìn)行釩鈦礦護(hù)爐等措施。

5.2 冷卻設(shè)備破損監(jiān)測(cè)和處理

冷卻設(shè)備破損后漏水會(huì)直接影響到爐缸碳磚的壽命。碳和石墨在氧化氣氛中可氧化成氣態(tài)，400℃就能被氧化，500℃和水發(fā)生氣化作用，700℃時(shí)開始和CO₂ 發(fā)生反應(yīng)，均生成CO 氣體，而使碳磚破損。碳化硅在高溫條件下也會(huì)緩慢發(fā)生氧化作用。爐缸中漏水，是氧的主要來(lái)源。不少大修后發(fā)現(xiàn)爐缸碳磚破損嚴(yán)重的部位，大多數(shù)是在生產(chǎn)過(guò)程中曾有過(guò)漏水記錄。所以，對(duì)于冷卻設(shè)備漏水，一定要及時(shí)處理。

冷卻壁損壞嚴(yán)重時(shí)，可在相應(yīng)部位插入冷卻棒(柱形鑄銅冷卻器)，壓入硬質(zhì)耐火泥，可維持高爐正常生產(chǎn)。冷卻壁大面積破損，可在中修時(shí)進(jìn)行更換。新冷卻壁背后要灌漿，表面要噴涂一層耐材，防止出現(xiàn)板間的間隙。對(duì)已壞冷卻壁的再生法:用直徑小于進(jìn)水管的波文管(耐壓、不銹鋼)穿入冷卻壁內(nèi)管中。兩管之間用導(dǎo)熱性好的耐火材料填充。

5.3 爐襯噴涂修補(bǔ)

在高爐生產(chǎn)的后期，爐襯破損較嚴(yán)重，難以維持合理操作爐型，冷卻設(shè)備也容易損壞。為此，有必要停爐，控料線，進(jìn)行散狀耐火材料噴補(bǔ)(有普通噴補(bǔ)、長(zhǎng)槍噴補(bǔ)和遙控噴補(bǔ)3 種方法)，在殘存磚或冷卻器表面附著一定厚度的耐材，可替代重新砌筑的耐火磚襯，恢復(fù)爐型。為使噴補(bǔ)料黏附力強(qiáng)，可在泵底板上安裝一些鉚釘或鐵網(wǎng)。濕法噴補(bǔ)要少用水，或不用水，可提高其強(qiáng)度。噴補(bǔ)維持的效果可在6 個(gè)月至1 年以上。

5.4 灌漿修補(bǔ)法

對(duì)爐皮發(fā)紅，煤氣串通嚴(yán)重的部位，爐缸冷卻壁水溫差高的部位可以進(jìn)行灌漿。利用特殊壓入設(shè)備，在一定壓力下，通過(guò)管道把特定的耐火材料從爐子外部輸送到需要維護(hù)的部位，達(dá)到充填空隙和修補(bǔ)爐襯的作用。這是可以在不停爐情況下對(duì)爐襯進(jìn)行維修。只限于局部位置，量也比較小。灌漿壓入維修有充填式維修和造襯式維修兩種。

5.5 爐缸澆注

風(fēng)口大套以下，鐵口中心線以上的爐墻進(jìn)行整體澆注，使用一種高強(qiáng)度、高導(dǎo)熱、耐渣鐵侵蝕的新型爐缸內(nèi)襯材料，在碳磚破壞較嚴(yán)重的情況下，可形成一個(gè)新的爐襯，其厚度可在200-400mm。施工前要先清理好，一些疏松的物質(zhì)也要清理掉。支好模具后進(jìn)行澆注，澆注后要進(jìn)行烘烤。

6 高爐操作維護(hù)

高爐長(zhǎng)壽是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，要貫穿于高爐生產(chǎn)的全過(guò)程，在生產(chǎn)過(guò)程中要對(duì)爐體進(jìn)行精心維護(hù)和操作，對(duì)開爐初期、生產(chǎn)中期和爐役后期的3 個(gè)階段要采取不同的維護(hù)手段，來(lái)促進(jìn)高爐長(zhǎng)壽。

6.1 保證冷卻設(shè)備的高質(zhì)量安裝

冷卻設(shè)備到廠后要進(jìn)行檢驗(yàn)，包括外觀和內(nèi)在質(zhì)量。外觀要平整，無(wú)裂紋，進(jìn)出水管接頭要牢固，絲扣好。對(duì)冷卻設(shè)備先進(jìn)行清掃，再進(jìn)行通球試驗(yàn)，再進(jìn)行通水打壓數(shù)小時(shí)，觀察是否有泄漏等。

要按有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各類冷卻設(shè)備進(jìn)行安裝，并要有施工監(jiān)理。對(duì)安裝好的冷卻設(shè)備要用高壓水進(jìn)行管道清掃，清除管內(nèi)雜物，并要進(jìn)行數(shù)小時(shí)的試壓階段。用工業(yè)凈化水沖洗之后要進(jìn)行化學(xué)清洗除銹斑。清洗后的管道要進(jìn)行鈍化預(yù)膜處理。

6.2 合理開爐操作

開爐時(shí)使用鐵品位低、渣量大的爐料，以產(chǎn)生大量爐渣，很快形成渣皮，保護(hù)爐襯，防止煤氣流的沖刷。

開爐時(shí)要有一定時(shí)間的高爐溫階段，使?fàn)t缸內(nèi)形成穩(wěn)定的渣鐵沉積，以利于保護(hù)爐缸、爐底；也有利于爐襯內(nèi)的水分得以充分地蒸發(fā)、溢出。目前，我國(guó)有些高爐開爐實(shí)行快速達(dá)產(chǎn)，是不利于爐襯水的蒸發(fā)，磚襯逐漸膨脹定位，是不利于高爐長(zhǎng)壽。

6.3 改善爐料質(zhì)量，為優(yōu)化高爐操作創(chuàng)造條件

爐料轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度高、粒度均勻、含有害雜質(zhì)少、冶金性能好、可使高爐實(shí)現(xiàn)高效化生產(chǎn)。爐料質(zhì)量高，就會(huì)使?fàn)t料和軟熔帶透氣性好，煤氣流分布均勻，煤氣壓力損失少，有利于高爐進(jìn)行強(qiáng)化冶煉。

6.4 進(jìn)行科學(xué)布料，控制邊緣煤氣流發(fā)展

使用無(wú)料鐘爐頂設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)大礦批、正分裝，中心加焦，定點(diǎn)布料等方式上料。工長(zhǎng)操作完全可以控制爐內(nèi)邊緣煤氣流的過(guò)分發(fā)展，降低煤氣對(duì)爐墻的沖刷，有利于高爐長(zhǎng)壽。

高爐爐役后期，爐型不規(guī)則，邊緣煤氣流不易控制，渣皮不穩(wěn)定，局部區(qū)域爐皮發(fā)紅，冷卻設(shè)備易破損，高爐生產(chǎn)不好操作。這時(shí)，工長(zhǎng)們就要充分利用好上下部調(diào)劑相結(jié)合的手段，使用可以促進(jìn)延長(zhǎng)高爐壽命的操作手段進(jìn)行工作。例如，在布料矩陣變化不大的前提下，逐步擴(kuò)大布礦區(qū)域，力求料面趨于平坦，適度發(fā)展中心氣流，抑制邊緣煤氣流；在冷卻壁、風(fēng)口易壞的部位換上長(zhǎng)風(fēng)口，縮小風(fēng)口徑，提高風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能，改善爐缸工作狀況等。

一些中小高爐采用大風(fēng)量、高冶煉強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)，會(huì)過(guò)分發(fā)展邊緣煤氣流，破壞爐墻，使高爐壽命降低。現(xiàn)在，要轉(zhuǎn)變高爐煉鐵經(jīng)營(yíng)理念，不能再追求高產(chǎn)，要追求低燃料比、低成本、高爐長(zhǎng)壽。

6.5 進(jìn)行釩鈦礦護(hù)爐

在爐缸冷卻壁水溫差超過(guò)規(guī)定范圍時(shí)，要進(jìn)行綜合技術(shù)分析:水溫差升高的冷卻壁進(jìn)出水量是否正常?周邊的冷卻壁水溫差是否也隨之有變化?水溫差升高的速度和發(fā)展趨勢(shì)如何?要查看水溫差變化的歷史記錄，并要用表面溫度計(jì)對(duì)相應(yīng)部位的爐皮溫度進(jìn)行測(cè)量等現(xiàn)象進(jìn)行綜合判斷。如確認(rèn)，該冷卻壁水溫差升高能夠真實(shí)地反映出該部位爐襯侵蝕嚴(yán)重后，要及時(shí)采取有效措施，盡快將水溫差值降下來(lái)。包括對(duì)該地區(qū)冷卻壁進(jìn)行清掃，加大通水壓力和水量，甚至可用清潔冷水專門進(jìn)行冷卻；對(duì)該部分爐內(nèi)實(shí)施灌漿；堵相應(yīng)部位風(fēng)口，改煉高標(biāo)號(hào)生鐵等。使用釩鈦礦進(jìn)行護(hù)爐是對(duì)爐缸、爐底爐襯進(jìn)行保護(hù)的有效方法。

釩鈦礦護(hù)爐的機(jī)理:TiO₂ 在高爐內(nèi)可還原成為TiC、TiN 及其連接固熔體Ti(CN)。由于Ti 的碳、氮化物熔化溫度很高，純TiC 為3150℃、TiN 為2950℃，Ti(CN)固熔體的熔點(diǎn)也很高，它們對(duì)爐缸、爐底的內(nèi)襯均起到保護(hù)作用。為使高爐能繼續(xù)保持正常生產(chǎn)，在燒結(jié)礦中加入3%左右的釩鈦磁鐵精粉，或使用5-7kg/t 釩鈦塊礦入爐，就可以產(chǎn)生護(hù)爐的效果。

在開始階段，釩鈦磁鐵礦用量占含鐵爐料的25%左右，生鐵中的Ti 含量在0.10%-0.15%。維持一段時(shí)間，待水溫差有所下降，并相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，逐步降低釩鈦礦用量，最后維持在每噸生鐵含Ti5kg/t 左右即可。在此期間，冷卻壁的水溫差應(yīng)維持在0.8℃以下。

7 高爐安全生產(chǎn)

爐缸滲鐵或燒穿都會(huì)有征兆，需要操作人員仔細(xì)觀察，盡早發(fā)現(xiàn)，最明顯的就是爐缸冷卻壁水溫差異常升高，爐缸側(cè)壁的熱電偶溫度異常升高。造成升高的原因有兩類:一類是點(diǎn)升高，另一類是面升高，因此，要認(rèn)真觀察和分析是點(diǎn)升高還是面升高，點(diǎn)升高是鐵水或煤氣沿縫隙竄出來(lái)造成的，面升高絕大多數(shù)是磚襯被侵蝕，操作人員應(yīng)根據(jù)情況認(rèn)真觀察分析，得出科學(xué)結(jié)論，采取不同措施處理。

冷卻壁出現(xiàn)水溫差升高、異常情況的處理:

1)出現(xiàn)水溫差異常升高后，就可根據(jù)熱電偶顯示數(shù)據(jù)，計(jì)算爐墻殘留厚度，如無(wú)熱電偶則可通過(guò)冷卻壁的水流量和溫差，算出熱流，再除以冷卻壁面積得到熱流強(qiáng)度，再算殘余厚度。如果殘余厚度小于300mm 就應(yīng)停爐大修了；如果大于此值，就要采取必要措施來(lái)護(hù)爐，應(yīng)采取以下應(yīng)急措施:

①堵溫度高處的風(fēng)口。

②加大冷卻水量，最好降低進(jìn)水溫度或提高水壓。

③降低高爐冶煉強(qiáng)度，例如短期降20%左右。

④加含Ti 料護(hù)爐，一般應(yīng)達(dá)到鐵水中含Ti:0.15%-0.2%，磚襯殘余厚度較薄時(shí)可短時(shí)加大到0.25%。另外，同時(shí)應(yīng)將鐵水含硅量提高到0.45%以上，要使鐵水中Ti+Si=0.6%左右(不應(yīng)低于0.5%)，以利于鐵水中形成TiC、TiN 和石墨碳析出形成保護(hù)層。

⑤嚴(yán)重時(shí)應(yīng)涼爐，涼爐前應(yīng)使鐵水含Ti 在0.2%-0.25%。

2)加強(qiáng)出鐵管理，降低出鐵速度，保證鐵口長(zhǎng)度。

3)水溫差升高的局部進(jìn)行灌漿處理，效果會(huì)更好。

部分高爐是由于爐料有害雜質(zhì)含量過(guò)高，使?fàn)t缸碳磚被破壞，造成的水溫差升高，應(yīng)短時(shí)大幅度降低爐料中有害雜質(zhì)含量，加強(qiáng)護(hù)爐。