范国耀 丁瑞荣
日照钢铁有限公司 山东日照 276806
摘要：随着经济和科技水平的快速发展，高炉长寿，可以减少一代炉役内高炉停炉检修的次数，并延长一代炉役的时间，即能够节省停炉改造的投资成本，亦可以提高一代炉役期间单位炉容的出铁量，进而提高经济效益，因此，高炉长寿已是各钢铁企业的追求目标。高炉的炉底炉缸区域，处于高炉的高热负荷区，热流强度及受铁水熔渣的冲击极大，该区域能否长寿，往往决定了高炉的长寿，因此，炉底炉缸区域的寿命，历来是炼铁从业者关注的重点。本文重点就高炉炉底的结构型式、炉底炉缸冷却系统、耐材的材质选择和结构等方面，从设计角度探讨高炉炉底炉缸的长寿。
关键词：高炉；炉底炉缸；设计
引言
为提高冶金的经济效率，开展了延长冶金高炉炉缸使用寿命的方法研究。通过明确冶金高炉炉缸整体结构，得出冶金高炉炉缸使用寿命的影响因素，并提出延长冶金高炉炉缸使用寿命的方法。在炉身、炉腰、炉腹3个部位部设铜冷却壁，优化了冶金高炉炉缸结构，采用冶金高炉炉缸无间隙综合炉底结构，处理冷却设备产生漏水的情况，延长冶金高炉炉缸使用寿命。
1冶金高炉炉缸使用寿命影响因素
影响冶金高炉炉缸使用寿命的因素主要包括：冷却设备漏水、冷却壁背部填料间隙、风口损坏以及锌在高炉内的循环富集。因此，本文提出的延长冶金高炉炉缸使用寿命方法针对以上三点冶金高炉炉缸使用寿命影响主要因素进行设计。
2延长冶金高炉炉缸使用寿命的方法
2.1炉底水冷管的布置型式
目前，水冷炉底已取代风冷炉底，成为炉底冷却的主流设计型式，《高炉炼铁工艺设计规范》有关要求亦明确：“高炉炉底宜采用水冷”。早期设计小炉容的高炉时，由于炉底炉缸的直径较小，炉底水冷管的数量也较少，因此普遍采用单根水管进出水的型式。随着高炉炉容的扩大，炉底炉缸的直径也随之加大，炉底水冷管的数量也随之增加，如采用单根水管进出水，不但冷却水量加大，而且冷却水的水温差很小，冷却水得不到充分利用，因此，目前，对于大中型高炉，炉底冷却多采用两根或多根冷却水管串联的型式，以提高冷却水的使用效率，同时可以完全满足高炉炉底冷却的需要。
2.2控制合适的冶炼强度
炉缸侵蚀是一个不可逆过程，当炉缸侧壁侵蚀严重时，侧壁温度对高炉产量较为敏感。产量与高温点温度的变化，随温度情况而变。高炉产量增加幅度较大时，炉缸温度出现波动。针对炉缸侧壁温度高的现状，制定了详细的控产应对措施，根据炉缸侧壁温度的不同，制定相应的富氧率及产量控制范围，当侧壁温度达到控制上限时，高炉需停风凉炉，以保证高炉生产安全。高炉控产主要采取减少富氧率，当侧壁温度＞200℃时，按照温度升高100℃，减富氧率1.0%~1.5%控制；当温度达到600℃时停氧，温度进一步升高时，停风凉炉。以减氧保持高炉全风不变来保证高炉较为稳定的一次煤气分布。
2.3休风料用退焦炭负荷的方式
（1）12h的休风为短期休风，炉缸热量散失不是太大，只要复风后煤气利用率好，用退负荷的方式可以满足渣铁的正常流动。（2）休风前保证炉温中上限，炉缸物理热充足，渣铁流动性良好。（3）复风前后布料参数一致，可以保证煤气流的利用率，渣铁物理热自然就好了。（4）退负荷休风料的碱度不用下调太多，提高炉缸热量的同时有利于铁水脱硫。（5）复风后，待关系好转，立即用风温、用氧、喷煤，能接受风量情况下尽快加风，保证尽快全风操作。（6）休风料中加入一定量的萤石和蛇纹石来改善复风前期渣铁的流动性。
2.4冶金高炉炉缸炉底加设微孔炭砖
为解决冷却壁背部填料间隙导致冶金高炉炉缸使用寿命缩短的问题，可以在冶金高炉炉缸炉底加设微孔炭砖，通过微孔炭砖将出现冷却壁背部填料间隙的可能性缩减几乎为零，从根本上延长冶金高炉炉缸使用寿命。运用高炉L3系统，避免在冶金高炉运行过程中，炉缸底铁层过浅导致冷却壁背部填料间隙增大，直至无法满足炉缸内壁的热流负荷，缩短冶金高炉炉缸使用寿命。在加设微孔炭砖时，需要活跃炉缸，形成初始气流分布，提高冶金高炉炉缸安全、稳定的运行环境。通常情况下，利用冶金高炉炉缸炉底加设微孔炭砖，能够降低由于崩滑料出现异常炉况，导致冶金高炉炉缸使用寿命受到不利影响。结合冶金高炉炉缸的基本结构参数，必须严格控制加设微孔炭砖的数量，使其与不同炉役阶段下的冶金高炉炉缸产量保持平衡关系，避免一味地加设微孔炭砖导致冶金高炉炉缸自身无法承受，进而直接造成冶金高炉炉缸停用。
2.5炭砖的结构型式
高炉炉底炉缸采用全炭砖材质，利用炭砖的高导热性能，将工作面层的热量快速传导至冷却设备并利用冷却水将热量输送走，使炭砖的工作面层快速形成渣铁凝固层，利用渣铁凝固层保护炭砖的工作面层免受渣铁的冲刷、侵蚀，进而保护炭砖。近年来，随着炭砖技术的发展、高炉冶炼条件越来越苛刻，热压小块炭砖的结构型式已越来越少见，采用大块炭砖砌筑的型式已成主流。中大型高炉炉底一般配置四层或五层炭砖，大型高炉炉底以配置五层炭砖者居多。炉底上层的炭砖，一般采用抗压和抗侵蚀能力较强、导热性较好的微孔或超微孔炭砖；最上层普遍采用国产优质或进口超微孔炭砖；由于石墨砖具有极佳的导热性能，但抗铁水、熔渣、铅锌和碱金属等侵蚀的能力不足，多用于炉底最下一层；中大型高炉的炉缸侧壁，易形成“象脚状”侵蚀的区域、铁口区域等部位，由于受铁水环流侵蚀严重，亦配置国产优质或进口超微孔炭砖，利用超微孔炭砖优异的性能，提高该区域的使用寿命，炉缸上部区域一般配置微孔炭砖，以节省投资。
2.6优化高炉操作制度，保证炉况稳定
高炉炉况波动造成冷却壁渣皮频繁脱落，产生的热震荡不利于高炉保护层的稳定，从而可能引起侧壁温度的波动；同时，出铁过程造成的渣铁液面波动也会引起保护层的剥落，造成侧壁温度不稳。高炉在坚持加钛护炉的同时，通过提高风速动能、减少煤气流波动、活跃炉缸中心、稳定炉温、优化出铁制度、保持炉缸渣铁液面相对稳定等措施，提高了炉缸状态的稳定性。
2.7提高炉温水平，保证炉缸热量充沛
在护炉过程中，保持合适的铁水温度，有利于提高铁水中的Ti含量，提高护炉效果，同时还可以改善炉缸内渣铁的流动性，活跃炉缸状态。开始对1#高炉护炉后，对炉温控制较为严格，要求大于0.4%，比正常控制规范提高0.1%。
结语
随着炉缸侧壁温度变化来控制钛负荷的加减，护炉效果较差，不利于炉缸形成稳定的保护层。经过延长冶金高炉炉缸使用寿命的方法研究，希望能够在延长冶金高炉炉缸使用寿命的同时，提高冶金的效率。高炉炉底炉缸的长寿是项系统工程，从设计、施工到生产过程的高炉维护与管理，每个环节都是关键，都会直接影响到高炉炉底炉缸的长寿。
参考文献
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