莱钢1号高炉风口喂线护炉实践

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摘要:针对莱钢l号(750m³)高炉炉役后期炉缸2层炉皮温度和风口附近区域的1～3段冷却壁部位的水温差异常升高的现象，采用风口喂线技术进行定点补炉，有效地降低了炉缸炉皮温度和水温差，高炉技术经济指标明显改善。

关键词:高炉　炉底炉缸　风口　喂线护炉

1 高炉炉役后期炉缸水温差异常升高

　莱钢1号高炉(750m³)炉底炉缸为陶瓷杯综合炭砖结构，炉底冷却采用风冷形式，炉体全部使用铸铁冷却壁，软水闭路循环冷却。高炉于1995年5月28日开炉生产，至2007年3月已经服役l 1年10个月。2007年1月25日到2月5日进行年修后，2月13、17口炉缸2层炉皮温度出现异常变化，最高部位炉皮温度达到96℃。2月28日白班开始，2、3、4、13、14、15、16号风口附近区域的1～3段冷却壁部位的水温差异常升高，水温差由原来的0.4℃左右，最高上升到1.5℃，冷却壁热流密度达到15 kW/m²以上。l号高炉炉缸水温差变化情况如图1所示，炉缸主要部位炉皮温度变化情况如图2所示。

图1　莱钢1号高炉年修后炉缸异常部位水温差的变化(2007年)

图2　莱钢l号高炉年修后炉缸炉皮重点部位温度的变化(2007年)

2 炉缸水温差异常升高的原因

　炉缸炉皮温度及水温差发生变化后，我们邀请首钢炼铁专家，结合炉况的前后变化，对炉缸水温差升高原因进行了分析。

　 (1)炉缸侵蚀严重引起炉皮温度和炉缸水温差升高。根据专家的观点，高炉在长期休风后，炉缸炭砖和炉壳因为温度变化大，应力变化导致炭砖发生环裂，铁水渗进裂缝，致使炉皮温度和冷却水温度发生变化。主要表现在年修过程中，因全部更换七层冷却壁，发现割开六层出水管的5、6、7、28、29、30组冷却壁连管水温较其他部位连管明显升高，有大量的蒸气冒出。同时根据炉缸侵蚀的一般规律，铁水环流侵蚀最严重的部位应该在铁口两侧，这与1号高炉温度高的部位相吻合。

　 (2)炉缸串煤气引起局部温度升高。在1号高炉年修期间，集中更换了七层全部冷却壁，六层更换了33、34、35号3块冷却壁，导致冷却壁与炉皮之间的填料破损，产生煤气通路。通过2月20日、27日两次对炉缸异常部位进行灌浆来看，冷却壁与炉壳没有明显的空隙，灌浆料基本没有灌进去。同时，灌浆过程中，我们测量了冷却壁冷面温度，最高达到157.6℃。

　结合以上分析，我们邀请东北大学的陈良玉教授对1号高炉炉缸侵蚀状况进行了计算，结果见．表1。

表1　莱钢1号高炉炉缸侵蚀状况计算结果

冷却水温升△T,℃	实测热流量Q_TEST,W	实测热流密度q_TEST,W/m²	模型热流量Q_FEM,W	相对差QPCT,%	炭砖厚度SB5,㎜	冷却壁热面温度℃
0.6	9392	12434	9391	0.05	565.2	144.9
0.7	10957	14507	10957	-0.001	480.4	163.0
0.8	12522	16579	12522	-0.004	415.2	181.6
0.9	14087	18651	14087	-0.001	363.4	200.2
1.0	15653	20724	15654	-0.008	321.1	218.8
1.1	17218	22796	17219	-0.007	285.9	237.3
1.2	18783	24868	18784	0.005	256.2	255.9
1.3	20348	26941	20346	0.009	230.9	274.4
1.4	21914	29012	21912	0.005	209.0	293.0
1.5	23479	30185	23478	0.005	189.9	311.6
1.6	25044	33158	25045	0.013	173.1	330.1
1.7	26609	35230	26624	-0.056	158.0	348.9
1.8	28174	37303	28185	-0.037	144.7	367.4

　注：(1)计算条件：冷却水量13.5m³/h,平均水温33℃；(2)计算式：实测热流量Q_TEST=15652.5△T，冷却壁实测热流密度q_TEST=20723.55△T。

　综上所述，我们基本判断炉缸炉皮温度及水温差升高的原因，主要是炉缸炭砖侵蚀引起的。为此，立即采取了一系列措施：①炉体冷却水量由原来的1200m³/h提高到1350m³/h。②炉底风机出口开度开到最大。③铁中钛含量提高到0.15％～0.20％，炉温和物理热都做了相应的调整。④采用风口喂线技术进行定点补炉。

3 风口喂线的实施

　 3月14日，开始实施喂线护炉。实施喂线的技术要求是高炉炉况稳定顺行，对其他参数没有特别要求。为了检验喂线技术的使用效果，决定在14号风口进行试验，同时考虑到从14号风口喂入在出铁过程中可以通过铁水环流来修补29、30组炉缸侵蚀部位。

　本次喂线采取白班不间断喂线方式，喂线速度1.2m/s左右。喂线时间3月14日开始，3月24日结束，共在14号风口喂线100t。包芯线主要成分见表2。

表2　莱钢1号高炉风口喂线包芯线主要成分

TiO₂/%	S%	P%	粉重g/m	铁皮厚度mm	线径mm	粉铁比
46.85	0.025	0.031	345	0.3	13	0.723/0.274

4 喂线过程中的高炉操作及基本炉况

　 (1)操作制度的变化。风口喂线过程中，操作制度没有大的改动，炉温控制水平[Si]由0.6％～0.8％调整到0.55％～0.7％，其他参数仍然维持以前操作制度。

　 (2)钛负荷控制。考虑到喂钛期间，钛负荷大幅度上升，为了不影响渣铁流动性，调整了上部含钛原料的加入量，保持钛负荷的稳定。

　 (3)炉况稳定顺行。风量维持比较稳定，探尺工作均匀，量压关系正常；渣铁物理热充足，风口工作均匀。

　 (4)风口喂线期间高炉的主要技术经济指标见表3。从指标统计来看，风口喂线以后，炉温控制水平有所降低，平均日产水平提高50t左右，综合燃料比有下降趋势。

表3　莱钢1号高炉喂线期间主要技术经济指标(2007年)

日期	产量t	利用系数t/(m³·d)	[Si]%	焦比kg/t	煤比kg/t	冶强t/(m³·d)	备注
3-14	1645.87	2.19	0.72	383	155	1.11	11:38开始喂线
3-15	1617.55	2.16	0.74	385	154	1.10
3-16	1702.57	2.27	0.63	389	146	1.15
3-17	1732.90	2.31	0.65	382	151	1.16
3-18	1330.43	1.77	0.69	370	141	0.86	待罐休风305min
3-19	1701.28	2.20	0.67	396	155	1.18

　 (5)喂线过程中具有代表性的渣铁成分见表4。从炉渣、铁水流动性来看，风口喂线过程中，2～3h后，渣中钛急剧上升到2.0％以上，但是对铁水、炉渣流动性影响不是很大。主要原因一是保证渣铁充足的物理热，对l号高炉来说，至少达到1450℃；二是铁水中磷含量比较高，改善了铁水流动性。

表4　莱钢1号高炉喂线期间具有代表性的渣铁成分

　 (6)风口喂线从喷煤喷枪进入，但是对喷枪、小套基本没有磨损，主要原因是包芯线在风口前已经软化(喂线风口成像如图3所示。)

5 风口喂线护炉的效果

　风口喂线实施后，我们密切关注炉缸炉皮温度和炉缸水温差的变化情况。

　 (1)炉缸炉皮温度。为了便于观察炉缸炉皮温度变化，我们将大气温度变化也做出曲线。3月13日后，大气温度与炉缸炉皮温度变化趋势如图4、5所示。从喂线后炉皮温度变化来看，喂线3天后喂线部位所对应的28组2层炉皮温度开始明显下降，同时，相邻的靠近铁口的29、30组也有明显的下降趋势，而5、6、7组则没有下降趋势。这说明，风口喂线定点补炉的效果还是比较明显的。