鞍钢新3200m3高炉炉缸大修工程实践

李恒旭，王志

(鞍钢股份有限公司炼铁总厂，辽宁 鞍山114021)

摘 要：针对鞍钢股份公司炼铁总厂新3200m³高炉炉缸烧穿情况，提出了炉缸大修技术方案，如选用优质耐火材料、全面改造炉缸冷却系统等。同时对炉缸大修工程进行了详细介绍，并对采用整体浇注的施工方式后产生的效果进行了分析，为鞍钢3200m³高炉大修提供了借鉴。

关 键 词：高炉；炉缸；大修工程

随着高炉长寿技术的发展，目前国内大型高炉的设计寿命普遍为15年以上。鞍钢股份公司炼铁总厂新3#高炉(3200m³)，于2005年12月28日建成投产，由于2008年8月25日4#铁口左下方曾发生烧穿事故，为保证高炉的稳定、安全生产，鞍钢股份公司决定2010年3月12日对新3#高炉炉缸进行停炉大修。在广泛征求国内高炉专家意见后，为本次高炉检修制定了最优的检修方案，本次检修更换炉缸全部碳砖1120t及陶瓷杯、风口组合砖708t和1～6代冷却壁276块，其中2代冷却壁采用铜冷却壁，工程检修工期75天零8小时。高炉检修实践取得了成功的经验，为鞍钢3200m³高炉检修提供了有益的借鉴。

1 高炉炉缸概况

1．1高炉炉缸结构

鞍钢股份公司炼铁总厂新3#高炉，由中冶赛迪工程技术股份有限公司设计，炉缸采用UCAR碳砖和大块陶瓷杯砌筑，炉缸冷却系统采用铸铁冷却壁，铁口区域采用铜冷却壁，除盐水闭路循环冷却；炉缸耐材内部共敷设109个热电偶测温点。

1．2烧穿情况

2008年8月25日20：35，新3#高炉在4#铁口左下方约1．5m处突然烧穿，烧穿具体位置在陶瓷杯底与杯壁交接处。炉缸烧穿前，该部位及炉缸其余部位无任何异常迹象，炉缸测温电偶也未检测到高温信号。高炉投产初期至炉缸烧穿事故前，利用系数在2．3～2．5之间。烧穿事故直接导致新2#和新3#高炉供水、供电系统全部中断，尤其新3#高炉在炉缸区域冷却壁外联水管及炉底水冷却系统烧损相当严重。经紧急抢修后高炉于2008年9月7日恢复生产。

1．3高炉检修后生产情况

新3#高炉投产后，高炉炉缸曾烧穿部位，即炉缸26层环碳温度长期处于400℃以上，在2009年9月该温度一度到达460℃，处于危险状态。高炉采用炉缸定期压浆降温，钒钛矿护炉等方式维持生产，高炉顶压降至0．2MPa，高炉利用系数小于2．0。为彻底解决新3#高炉炉缸的安全隐患，鞍钢股份公司决定对新3#高炉炉缸进行改造大修。   

2  高炉炉缸大修方案

新3#高炉发生炉缸烧穿事故后，鞍钢股份公司邀请全国知名专家对高炉炉缸破损原因进行了分析，并制定了高炉炉缸大修的详细技术方案。

2．1  高炉炉缸耐火材料设计及选择

2．1．1  重新设计炉缸耐火材料

(1)原炉底5层满铺碳砖，现改为从下到上依次为一层石墨碳砖、两层半石墨碳砖、两层超微孔碳砖，碳砖砌筑方式为平铺；

(2)原炉缸环碳铁口区域的厚度为1915mm，用美国UCAR小碳砖砌筑，炉缸铁水环流情况严重，本次大修设计环碳铁口区域厚度为950～1000mm，其余部位厚度做相应调整，以消除铁口区域铁水环流对碳砖的侵蚀；

(3)取消原设计炉缸铁口中心线以上超微孔环碳，改为模压小块碳砖；

(4)取消原铁口框内组合砖，在碳砖和保护板之间设计刚玉浇注料整体施工，彻底解决铁口漏铁、烧穿事故发生；

(5)取消原陶瓷杯杯底和杯壁之间的10mm膨胀缝，将原风口组合砖部位的10mm膨胀缝增大到3010mm；

(6)陶瓷杯采用烧成微孔刚玉莫来石砖和微孔复合棕刚玉砖；

(7)陶瓷杯和环碳之间60mm膨胀缝改为10mm，施工时用碳素胶泥填充。

2．1．2优质碳砖选择

本次检修采用国内质量最优的超微孔碳砖两层，其主要检测指标小于1μm孔容积达到84％。新3#高炉碳砖理化性能见表1。

2．1．3陶瓷杯材料选择

本次检修第一次采用国产微孔陶瓷材料，该材料的应用可以大大减轻铁水的侵蚀，从而提高炉缸的使用寿命，新3#高炉陶瓷材料理化性能见表2。

2．1．4优质刚玉浇注料选择

将铁口框内组合砖取消，选用优质刚玉浇注料，用整体浇注的方式对铁口框内衬进行施工。优质刚玉浇注料理化指标要求见表3。

2．2全面改造炉缸冷却系统

炉缸1～6段铸铁冷却壁全部更新，其中2段改为铜冷却壁；对炉体冷却系统供水方式进行改造，由并联供水改为串联供水，提高炉缸部位冷却强度；同时，对烧穿事故中灌入渣铁失效的炉底水冷管进行更换。

2．3完善炉体温度和冷却水流量与压力检测系统

参照国内其它大型高炉监测系统，增加炉底、炉缸、冷却壁温度检测点316个，冷却水温差检测点365个，压力检测点2个，流量检测点96个。

3  高炉炉缸大修实践

本次炉缸检修是以高炉长寿、高效为主，有针对性的对重点部位进行检修，目标达到一代炉龄寿命18年，力争20年。

3．1拆除工程概况

2010年3月12日，新3#高炉休风停炉，进入工程拆除阶段。

本次检修的最大不确定因素就是炉缸内衬的拆除，风口东大门打开后发现，炉腹部位挂有巨大渣皮，最大厚度为2．5m，高度大于6m，约200m³，且为红渣。为保证挖掘机尽快进入炉内作业，调整施工方案如下：

(1)增加炉顶打水量，采用连续打水冷却红渣，保证下部施工顺利进行。

(2)采用一台转炉内衬拆除机，进行渣皮的清理，3月18日风口上部的渣皮清理完毕。

(3)及时打开炉体2代北大门，与上部风口大门形成上下通道，加快出料速度。

最后，拆除8段8块冷却壁，安装碳砖保护棚，拆除风口下1～6段冷却壁和局部炉壳。

在此期间，完成了所有的管道拆除任务，接着对炉身的背部环管系统、过渡环管及支管系统、炉身总供水围管进行了拆除。

3．2炉缸冷却壁安装及碳砖砌筑过程

3．2．1冷却壁安装

2010年4月3日，工程转入砌筑安装阶段。1～6段276块冷却壁安装共用时6天零2个小时。在安装冷却壁后期，开始安装碳砖保护棚下摇臂及电动葫芦吊，并且在罐注料全部完成后开始拆除炉内大吊盘，到2010年4月14日完成吊盘拆除任务。

3．2．2碳砖和陶瓷杯及风口组合砖砌筑

(1)制定质量检验标准

为保证高炉的砌筑质量，严格制定质量检验标准，砌筑质量检验标准如表4所示。

(2)实际砌筑情况

炉底板捣料结束后，2010年4月17日开始砌筑第一块满铺碳砖，到4月24日5层满铺碳砖砌筑完毕。

2010年4月24日15：30分开始砌筑环碳和陶瓷杯壁砖，5月2日第七层环碳砌筑完毕，并且陶瓷杯壁与环碳砖平齐时，就开始砌筑铁口组合砖，到5月8日全部砌筑完成。

2010年5月9日16：00分，开始砌筑风口组合砖。首先是砌筑组合砖下部的盖板砖，然后在盖砖上面砌筑风口组合砖的下半圆，而上半圆要与风口二套配合砌筑。到5月12日，风口组合砖砌筑完成。

(3)炉身铜冷却壁安装

2010年5月14日开始安装炉身铜冷却壁，首先拆除保护棚的固定支架，之后开始回装8块铜冷却壁，同时对冷却壁的缝隙进行填充，接下来拆除保护棚，5月15日24：00分吊盘落至炉底。

接着，开始回装炉顶设备，首先吊装了齿轮箱和阀箱，之后开始安装布料溜槽，同时，探尺完成安装，并于18：00分之前炉顶大门封堵完毕。5月17日烘炉管和十字测温完成安装。5月18日炉顶设备开始单体试车及联合试车，烘炉前的一切准备工作全部完成。

(4)凉炉、查漏及开炉

2010年5月18日开始烘炉，经过5天的运行，烘炉结束。之后通入冷风凉炉，并于当晚加入水渣和焦炭。5月19日炉内开始升压，炉皮进行查漏并补焊，到5月26日所有炉皮漏点全部处理完毕，并做好了开炉前的一切准备。

2010年5月26日13：56分，新3#高炉启动送风按钮，正式投入运行。

4  新技术应用效果

高炉铁口框内耐火材料，一直为组合砖砌筑方式，由于施工难度大，经常造成漏铁、铁口烧穿等事故。炼铁总厂7#高炉(2580m³)西铁口、鲅鱼圈1#高炉(4036m³)铁口都曾出现漏铁事故。

本次检修采用整体浇注的施工方式，彻底解决铁口漏铁、烧穿事故发生。新3#高炉炉缸大修后，经过严格烘炉，于2010年5月26日投入使用，炉皮表面温度小于80℃，完全满足高炉设计要求。高炉检修前后情况对比见表5。

从检修前后的高炉实测数据可以清楚看出，高炉炉皮表面温度明显降低，说明高炉炉皮表面没有煤气窜入，浇注料密实完整；碳砖测温明显降低，说明碳砖砌筑的效果良好，无铁水渗透及侵蚀；检修后高炉明显顺行，利用系数大大提高。

5 结语

新3。高炉炉缸大修工程更换炉缸全部碳砖1120t和陶瓷杯砌体、风口组合砖708t和1～6代冷却壁276块，是鞍钢3200m³高炉检修史上速度最快(仅用75天零8小时完成，比计划提前4天16小时)，检修质量最优(10万道碳砖砌筑砖缝控制在1mm以内，高于国家标准不大于1．5mm要求)，安全最好(安全事故为零)的一次检修工程，为鞍钢其它高炉的检修提供了有益的借鉴。