淮钢5#炉护炉实践.doc

淮钢5#高炉护炉生产实践（江苏淮澳钢铁有限公司炼铁厂 梁茂涛 王其明）摘要 随着冶炼的强化、炉顶压力的提高和冶炼低硅生铁，淮钢5#、6#高炉炉缸、炉底发生异常侵蚀，通过对炉缸侵蚀机理和侵蚀现状和的分析，提出了减缓炉缸侵蚀的措施，同时兼顾护炉与强化冶炼的关系，通过采用加钒钛矿护炉、优化操作制度以及合理维护等操作技术措施，逐步完善护炉机制，从而5#高炉率先实现了强化与护炉的统一。 关键词 高炉 强化 炉缸炉底 异常侵蚀 护炉1.引言高炉长寿是现代高炉追求的目标，高炉长寿就意味着经济效益的提高。特别的，在美国次贷危机引起全球金融海啸全面冲击钢铁行业的今天，高炉长寿技术显得尤为重要！ 近年来，高炉长寿技术在国内取得了较大的进步，8年以上寿命的高炉比比皆是！然而，据了解，与之相反的短寿高炉现象却依旧存在，且屡见不鲜。如莱钢股份炼铁的1080m3高炉、天管的750m3高炉，其寿命仅达到33.5年，目前正在大修。其被迫大修的主要原因为炉缸侧壁与炉底交界面附近出现了异常侵蚀。大量事实表明，影响现代高炉一代炉役寿命的主要取决于以下因素的综合效果：一是高炉大修设计或新建时采用的长寿技术，如合理的炉型、优良的设备制造质量、高效的冷却系统、优质的耐火材料。二是良好的施工水平。三是稳定的高炉操作工艺管理和优质的原燃料条件。四是有效的炉体维护技术。实践及理论证实,高炉炉缸炉底的异常侵蚀,主要是由于陶瓷杯被侵蚀严重，铁水渗透到炭砖中,使炭砖脆化变质,再加之炉缸内铁水环流的冲刷作用而形成的，另外死料柱直接沉降在炉底上,减小了死料柱与炉底之间的铁流通道，降低了炉缸透液性,加重了铁水环流,缩短了炉缸炉底的寿命。我们认为有这样几点原因造成近年来高炉炉缸炉底的异常侵蚀：2006年前后，全国新建钢厂较多，导致耐火砖质量差，炉缸和炉底砌筑质量差；冷却设备的冷却强度不够；炉料含铅，碱金属高，对耐火砖侵蚀严重以及焦炭质量的波动；冷却设备漏水未及时处理，损坏炉缸和炉底砖衬；操作制度上的不合理。2.淮钢5#高炉炉缸炉底侵蚀状况淮钢5#高炉有效容积580m3,于2007年2月建成投产，设计风口16个,单铁口，采用国产大块炭砖与棕刚玉复合砌筑的“炭砖陶瓷砌体复合炉缸内衬”，水冷炉底。其炉底炉缸结构如下：大块风口组合砖高炉中心线冷却壁铁口u棕刚玉砖高铝砖炉底水冷管耐热混凝土碳素填料半石墨质高炉炭块微孔碳砖热电偶1热电偶2热电偶3热电偶4热电偶55#高炉自2007年2月投产后，各项生产指标稳步攀升，2008年全年产铁达78万多吨。然而，于今年4-5月份，砖衬第二层热电偶温度（测温点位置6.90m，对应平面为炉缸侧壁与炉底交界处）T5139率先达800，T5142 、T5143亦相继超出800，其中T5143（炉底西侧）最高达890。在分厂的安排及车间的组织下，5月中下旬采取了更换个别热电偶观察校正温度趋势、二层冷却壁局部通高压水、降低炉顶压力、提高碱度降低生铁硫含量、每天测量水温差等措施，情况稍有缓解，但炉缸、炉底状况仍十分严峻！此后又于5月下旬降低冶练强度，6月初加钒钛球护炉，炉缸炉底状况得到明显改善。改善前具体的状况如下：2.1砖衬一层即炉缸侧壁温度（6.90m，对应铁口平面上方600mm，六点全部超过320。宝钢认为不高于250，一般认为 450即安全。砖衬一层热电偶分布示意图如图一：图一8600（8240）8740（8382）6.098（8.800）m第1、3层热电偶布置图炭素填料80mm冷却壁120mm冷却壁与炉皮间隙30mmTTTTTT炭砖说明： 8.800m炭砖外径8382 热电偶布置外径8240备注：第1层热电偶6个点插入炭砖深度最大为71mm 第3层热电偶6个点插入炭砖深度最大为70mm2.2砖衬二层（测温点位置6.90m，对应平面为炉缸侧壁与炉底交界处）六点碳砖温度有三点超800，一点超过600，莱钢股份炼铁认为警戒值为500，极限值为700。因而此处状况十分糟糕。砖衬二层热电偶分布示意图如图二：图二860087406.900m第二层热电偶布置图炭素填料80mm冷却壁120mm冷却壁与炉皮间隙30mmTTTTTT炭砖备注：第2层热电偶6个点插入炭砖深度最大为70mm2. 3砖衬四层（测温点位置5.296m，对应平面为炉底二三层碳砖交界面）共十三点碳砖温度，其中六点温度（插入深度约7 0mm）均达650，中心点温度达710。T440087405.296m第4层热电偶布置图共13点炭素填料80mm冷却壁120mm冷却壁与炉皮间隙30mm炭 砖8600TTTTT备注：第4层外环热电偶6个点插入炭砖深度为70mm，内环热电偶6个点插入炭砖深度为2170mm，中心点插入炭砖深度为4370mm2.4参照其它高炉类似现象：单点或局部热电偶温度异常升高可能为碳素填料间存在裂缝，导热效果不好，使热电偶温度异常升高直至失灵。一般处理方法为：灌浆，消除碳素料间的缝隙即可。但是同时几个点都高，就要引起足够重视。其它高炉关于炉底温度值的规定如下：单 位炉底（炉缸）备 注警戒值极限值山东莱钢500700莱钢股份炼铁炉容为750m3、1080m3，炉缸结构与淮钢高炉类似新兴铸管480560山东日照400500与淮钢高炉炉体结构类似2.5 今年四月以来，炉缸炉底侵蚀加剧，严重威胁着安全生产，特别是炉衬二层的温度持续居高不下，正是位于炉缸炉底的交界部位，以下是今年四月上旬到五月下旬的二层六个测温点（表1）及四层十三点炉衬温度变化情况（表2）：5#高炉炉缸侵蚀加剧时炉缸二层各点温度变化情况 （表1）时间5#高炉炉缸二层热电偶各点温度共位号T5139（）T5140（）T5141（）T5142（）T5143（）T5144（）09-4-778251158679268054509-4-1778050858674769454709-4-2781351960480085656909-5-782751760777973855809-5-1482851162781385657009-5-22820515635805889576注：T5139- T5144热电偶实际插入炭砖深度为70mm。5#高炉炉缸侵蚀加剧时炉缸四层各点温度变化情况 （取六点） （表2）时间5#高炉炉缸二层热电偶各点温度共位号T5151（）T5153（）T5157（）T5159（）T5162（）T5163（）09-4-718323165669967068209-4-1718423066270767469309-4-2718423066770767469309-5-718423066770767469309-5-1418323467270767469309-5-22184236679705714713注：T5151- T5156热电偶实际插入炭砖深度为70mm；T5157- T5162热电偶实际插入炭砖深度为2170mm；T5163插入炉底炭砖中心，深度4370mm。综上不难看出， 5#高炉二层砖衬温度上升趋势加剧，严重威胁着炉缸安全，到5月下旬有三个点突破了800度，理论上，炭砖温度达到800即开始损坏，由此可见，5#高炉炉缸内衬的侵蚀是比较严重的，炉底炉缸交界处的异常侵蚀区，是炉缸侵蚀最严重部位，也是今年来事故频发的部位，二层正位于炉缸炉底侧壁。因此护炉也是到了刻不容缓的地步。3.采取的护炉措施 针对5#炉炉缸的现状，厂领导及车间领导从维护炉缸安全和炉况顺行的角度出发，从长远护炉的角度考虑，坚持“安全第一、预防为主”的生产组织原则，决定长期坚持在入炉料中配加钒钛矿，依据炉缸水温差变化及时提高对应处冷却水水压、流量，确保炉缸炉底形成有效钛积层。为了加强护炉工作，积极探索和调整高炉操作制度，逐步完善护炉机制。通过采用加钒钛矿护炉、优化操作制度以及合理维护等操作技术措施，目前炉缸各层热电偶温度稳中有降，达到了初步护炉目标。主要采取以下的护炉措施：3.1加强原燃料管理，为顺行打下基础。提请公司尽量不使用含铅炉料，杜绝除尘灰的循环使用，限制入炉碱负荷（小于3kg/t）。以期减缓对炉缸的侵蚀。3.2使用钒钛矿护炉，减缓渣铁对炉缸的侵蚀。实践证明，含钛炉料中的TiO2在炉内高温还原气氛下，可生成TiC、TiN及其固熔体Ti（CN），它们的熔点都很高，纯的TiC为3150，TiN为2950，这些高熔点钛的碳氮化合物在炉缸炉底生成发育和集结，与铁水及铁水中析出的石墨等凝结在离被侵蚀严重的炉缸炉底的砖缝和内衬表面，从而对内衬起到保护作用。在使用过程中，根据炉况来调节配比，目的是既要能保持生成足够的Ti(C、N)起到护炉作用，又要防止钛的过多沉积而影响炉况。3.3抓好操作管理，力求保持炉况长期稳定顺行。精心操作防止炉缸堆积，避免用萤石洗炉；（萤石是最强的洗炉剂，其危害性也最强，如能改用锰矿代替萤石作为常用洗炉剂最好。严格萤石洗炉的审批管理。3.4控制好生铁、含量。和含量的高低，一方面影响铁水的流动性，流动性太好，则对炉底炉缸的侵蚀加剧，流动性太差则影响高炉生产，致使炉况波动，从而反过来损坏炉底炉缸。另一方面，炉温还影响钛的还原：炉温高，钒钛矿还原程度大，护炉效果好，反之则钒钛矿还原程度小，护炉效果差。一般地，铁水物理热控制在1470，i0.5，0.030，并根据高炉顺行情况和内衬侵蚀状态随时调整。3.5加强炉缸监测。坚持水温差的测量和炉皮温度的监测。严密注视冷却器的工作状态，加强冷却设备的科学管理，水温差、热流强度超过正常时要采取果断措施，使之恢复正常，如改高压水冷却等，根据专家建议及自身特点，炉缸冷却壁水温差超过2要便采取措施。目前5#高炉规定强化炉缸水温差管理，及时发现炉缸水温差、炉皮温度异常情况，炉缸进出水水温差控制在3以下，炉缸部位炉皮温度严禁超出80。根据炉缸水温差及炉缸部位炉皮温度情况及时调整操作。如某部位水温差偏高，应启用高压水强化冷却，提高Si含量，降低S含量，甚至更改铁制等措施。4.积极防范，制定炉缸炉底烧穿预案为预防炉缸炉底烧穿事故的发生，高炉炉缸炉底检测温度超高在生产作业过程中的安全风险很高，为了防止此事故发生，加强安全，及保证突发性事故处理及时、措施得力，炼铁厂成立了各级领导小组，制定了一系列防范措施和应急预案。5.护炉工作取得的效果 从5月下旬，5#高炉控制了冶炼强度，居高不下的二层砖衬温度得到了控制，但是仍然在高位。为了缓解炉缸的工作状况，从6月初开始用钒钛球护炉。初期在每批矿批（27 吨 ）中配加1000Kg的用量。根据护炉情况，现在调整为每批加800Kg的用量，从实际效果看，二层的炉衬温度稳步下降，其他各层也都明显下降。以下是加钒钛矿护炉以来渣铁中成分变化情况： 5#高炉加钒钛矿以来的渣铁成分变化情况表 （表2）日期时间钛矿用量Kg铁中Ti%铁中SI%铁中S%R2渣中Ti%2009-6-1319:3010000.2190.610.0221.202009-6-169:409000.2080.640.0241.132.262009-6-183:009000.1950.590.0201.112.002009-6-201:308000.1460.570.0301.121.602009-6-2216:308000.1470.400.0241.151.682009-6-248:508000.1330.550.0251.151.70从上表中可以看出，初期加入的钒钛矿用量大，铁水中含钛量基本上在0.20%以上高炉炉渣中的钛含量在2.0以上碱度在1.101.20之间铁水中的硅含量基本在0.400.60之间，从实际护炉效果看，确实是起到了明显的作用，炉衬温度下降较快达到了护炉的作用但是从护炉与强化冶炼的关系看，当炉温与碱度有波动时，渣铁流动性明显变差，有时下部压差较高，影响着顺行，同时，还可能因为护炉过度而产生炉缸堆积现象经过分析讨论，形成初步共识，利用钒钛矿护炉时，要根据炉况调节配比，既要保证护炉的效果，又要维持炉况的顺行，保持足够的i含量起到护炉作用，又要防止钛的过度还原影响炉况。从6月20开始降低钒钛矿用量至每批带入800Kg，铁水中钛含量基本下降到0.15%左右，渣中钛含量维持在1.601.70%之间，同时渣碱度维持在1.101.15之间，炉温水平硅控制在0.40-0.60%。从实际操作结果来看，调整降低钒钛矿用量后，渣铁流动性明显好转，抑制了钛的过度还原，同时炉衬温度也稳中下降，从下表中可以看出加入钛矿护炉后的最有代表性的二层炉衬温度变化情况： 5#炉加入钒钛矿护炉后炉缸第二层温度变化情况 （表3）时间第一点第二点第三点第四点第五点第六点2009-6-147794996217587575762009-6-177314795887177275592009-6-227194745827077245472009-6-25704462570698703542从降低钛矿用量后的生产情况来看，虽然在5月下旬降低冶强后，炉衬温度从高点有所回落，但是总体上还是有三个点在800度左右，经过加钒钛矿护炉后，炉衬温度回落较快，目前冶强在炉衬温度稳中有降的趋势下逐步强化，实践说明，只要加入的钒钛矿适当，不但能起到护炉的作用，还可以适当的强化冶强。从表3中可以看出第二层第一点温度从护炉初期的779下降到704，下降了75，其他各点下降也较明显。从表1和表3相比，可以看出，从最高点到目前炉缸二层砖衬温度下降了100多度，应该说，护炉工作取得了初步成功。如果炉衬温度下降的趋势还明显，还可以再降钒钛矿用量，维持护炉与强化冶炼的统一。6.护炉过程中仍要注意的问题 6.1 控制合适的冶炼强度为了活跃炉缸，必须保证足够的鼓风动能，虽然冶强总体上不能和炉缸受侵蚀前相比，但是，只要护炉起到了作用，就要适当提高冶强，以保证吹活炉缸，防止炉缸堆积，造成钒钛矿护炉的负面作用。6.2稳定炉温钛还原受温度的影响很大，选择适宜的热制度，控制铁水硅含量，防止长期高炉温和炉温波动过大，对于钛还原过度和炉墙形成稳定的渣皮，都具有重要作用。6.3选择适宜的造渣制度钛矿护炉，要兼顾好炉渣具有良好的流动性，又要保证炉渣有较好的脱硫效果。这要选择一个适当的碱度范围，才能达到护炉和强化的平衡。目前看，5#高炉的渣碱度水平维持在1.10-1.15效果也还不错，但要根据变化情况适时调整，以保证顺行。7.结语 一代高炉寿命主要取决于炉缸状况，随着高炉冶炼的强化、炉顶压力的提高、