高爐爐缸碳磚侵蝕大修及護爐措施
2600m3高爐是某煉鐵廠唯一一座高爐。高爐爐體采用磚壁合一的全冷卻壁結構，爐缸為4段銅冷卻壁，碳磚和陶瓷杯爐底爐缸結構，冷卻系統(tǒng)為軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)。配有三座內(nèi)燃式熱風爐，爐頂上料系統(tǒng)選用串罐無料鐘布料設備，煤氣回收除塵系統(tǒng)采用干式布袋除塵技術，爐前設3個出鐵口，沖渣系統(tǒng)采用嘉恒法水渣處理系統(tǒng)。
該座高爐于2010年11月開爐，2012年4月份由于1#鐵口側下方碳磚溫度上升明顯，原因為由于碳磚侵蝕嚴重。通過采取降低高爐冶煉強度，上釩鈦礦護爐、風口喂線、及降低冷卻水溫等一系列護爐措施維持生產(chǎn)，雖然有一定的效果，但重大安全隱患嚴重制約高爐的生產(chǎn)，公司決定2012年9月~11月對高爐進行大修更換爐缸碳磚。
一代爐齡1年零九個月，期間共生產(chǎn)生鐵2，731，665t，平均利用系數(shù)1.65t·d/m3。大修后，高爐有效容積2600m3，2012年11月16日開爐，第二代爐齡開始，目前運行效果較好。高爐各項參數(shù)見表1：
(1)風口組合磚下沿圓周方向平均侵蝕深度30~50mm，最大侵蝕100mm左右，上沿完好。 (2)第四段冷卻壁陶瓷杯保持完整，碳磚與陶瓷杯均沒有侵蝕。 (3)第三段冷卻壁非鐵口區(qū)域陶瓷杯保持完整，碳磚與陶瓷杯均沒有侵蝕，局部還發(fā)現(xiàn)了陶瓷杯前端殘存的保護磚;只有在鐵口區(qū)域中下部陶瓷杯被完全侵蝕，鐵口下沿碳磚被侵蝕50mm左右。 (4)第二段冷卻壁非鐵口區(qū)域陶瓷杯保持完整;鐵口側上部侵蝕輕微，二段中部侵蝕最為嚴重，尤其以1#鐵口為甚，在陶瓷杯墊上100~300mm范圍內(nèi)向內(nèi)侵蝕1277mm(包含陶瓷杯)，其中碳磚被侵蝕940mm。侵蝕輪廓為高度為第10層和第11層碳磚，圓周為1.4m，在向3號鐵口方向出現(xiàn)直角過渡面，說明碳磚被整體漂移，所出現(xiàn)洞穴被鐵水滲入加劇侵蝕;在向2號鐵口方向呈逐漸過渡面，形成了明顯的“象腳”狀侵蝕，磚縫處也發(fā)現(xiàn)了鉆鐵的現(xiàn)象。幾乎同樣高度2號鐵口側碳磚侵蝕540mm，3號鐵口碳磚侵蝕580mm。 (5)爐底陶瓷墊只在鐵口側侵蝕80~90mm，其他區(qū)域完好無損。 (6)在整個爐缸爐底區(qū)域內(nèi)均未發(fā)現(xiàn)釩鈦護爐所形成Ti(C，N)物質。并不能完全說明高爐喂線和采用釩鈦礦護爐沒有起到作用。 (7)爐缸電偶溫度和水溫差準確的顯示侵蝕狀態(tài)，尤其是1#鐵口水溫差最高的區(qū)域恰恰是侵蝕最嚴重的區(qū)域，提示只要檢測點布置適當，配合數(shù)學模型可以真實反映爐缸侵蝕狀態(tài)。 (1)使用C34作為NMD、NMA小塊碳磚炭素膠泥，實踐證實其固化不良，造成碳磚縫隙大直至發(fā)生位移; (2)1號鐵口側碳磚局部碳磚整塊漂浮，形成洞穴，造成鐵水灌入; (3)爐缸采用NMD、NMA小塊碳磚，兩種碳磚均屬于石墨質碳磚，導熱性好，但小于1μm氣孔率指標低，易滲鐵變形和粉化。兩種小塊碳磚在砌筑時形成磚縫幾率大，易形成氣塞影響導熱效果。 (4)工程原因 2008年10月份砌筑完成后，經(jīng)過了2008年和2009年兩年冬天，C34受到低溫影響產(chǎn)生粉化。 (5)投產(chǎn)初期多次非計劃長期休風由于各種設備事故，在開爐前期高爐發(fā)生多次非計劃休風，加上順行影響，恢復爐子過程對爐缸溫度場造成一定的波動，這對爐缸長壽不利。 (6)爐缸結構問題與大部分采用NMD、NMA小塊碳磚與陶瓷杯結構的高爐相同，都存在導熱與保溫制度相矛盾的情況。 高爐一代爐役爐缸侵蝕嚴重，雖采取相應護爐措施，但未取得預期效果，分析侵蝕原因后新一代爐役開始采取以下長壽護爐取措施： (1)加強原燃料質量管理、嚴格控制堿金屬和Zn的入爐量，Zn負荷基本在15kg/t以內(nèi)，嚴格控制堿金屬、Zn含量高的原料使用，控制噸鐵入爐堿金屬<2kg/t，Zn<0.10kg/t。 (2)優(yōu)化操作制度、穩(wěn)定爐體熱負荷 高爐第一代生產(chǎn)期間順行狀態(tài)一直不理想，崩滑料現(xiàn)象時有發(fā)生，氣流分布不合理，在恢復爐況的時候爐溫大幅波動。2013年5月開始逐步優(yōu)化裝料制度，增加礦石批重，適當提高料線深度，減輕邊緣負荷，穩(wěn)定中心氣流的同時釋放邊緣氣流。通過調(diào)整，既提高了高爐的透氣性又使煤氣流分布趨于合理，爐缸及爐身熱負荷穩(wěn)定，高爐難行狀況明顯改善，消除了由于壁體波動對爐況調(diào)劑帶來的影響。 (3)改進冷卻系統(tǒng) 一代高爐爐缸由于冷卻水主管線管徑小不能增加爐缸水量的原因，造成爐缸水量小，在二代高爐冷卻水環(huán)管上增加了φ600mm管道，使爐缸水量由1900m3增加至2700m3。 (4)焊補爐體泄漏點、增加爐皮溫度檢測 爐體泄漏點是高爐的一個重大隱患，必須妥善處理。高爐對爐皮外漏部位進行焊補，溫度高處采取外部打水冷卻措施，每班定期對關鍵部位爐皮進行紅外線測溫，建立報警系統(tǒng)，保證爐皮冷卻情況時刻處于可控狀態(tài)。 (5)加強出鐵管理 日常操作中合理選用開口機鉆頭直徑大小，保證在合理時間范圍內(nèi)出凈渣鐵，盡量避免兩場同時出鐵的情況。采用間隔10分鐘出鐵，高爐鐵口深度控制在3±0.2m，控制出鐵時間在100分鐘左右，將日出鐵次數(shù)控制在12次左右。 改進炮泥質量。炮泥質量對穩(wěn)定鐵口深度有很大影響，爐役后期，4個鐵口的通鐵量有較大差異。通過合理地調(diào)配炮泥配比，可根據(jù)不同鐵口的需求有針對性地使用不同強度的炮泥。 保護好泥套。在生產(chǎn)中要確保泥套的完整，每次出鐵后認真進行檢查，發(fā)現(xiàn)有缺陷必須重新制作新泥套。 (6)強化對冷卻系統(tǒng)漏水情況監(jiān)控 破損冷卻壁向爐內(nèi)漏水，將會促使爐缸碳磚的氧化，故應盡可能避免冷卻系統(tǒng)向爐內(nèi)漏水，一旦發(fā)現(xiàn)漏水盡快處理更換。定期分析爐頂煤氣成分中H2的含量，實時監(jiān)控冷卻壁補水曲線波動情況，加強對現(xiàn)場冷卻設備檢查，綜合判斷冷卻設備是否破損。 (7)制定溫度控制標準 銅冷卻壁控制在55±5℃，球墨鑄鐵冷卻壁溫度不允許長時間大于200℃，否則冷卻壁內(nèi)表溫度可能超過400℃，將引起球墨鑄鐵的性能變差，強度和延伸率將迅速下降。6段冷卻壁溫度控制在50~60℃，8段冷卻壁溫度控制在80~130℃。