1、唐钢 3 号高炉炉侵蚀的原因及应对措施 发表时间：2007-10-17 作者：刘国民 赵军 郝桂之 (唐山钢铁股份有限公司) 编辑录入：优优 点击数：2322 摘要对唐钢 3 号高炉炉底炉缸侵蚀原因进行分析，并提出了今后生产中应采取的措施。认为唐钢 3 号高炉炉底炉缸侵蚀的主要原因是炉缸结构不合理和鼓风动能偏低，今后高炉生产中应加强冷却、提高鼓风动能、加钛矿护炉和控制冶炼强度。关键词 高炉 炉底炉缸 蒜头状侵蚀 鼓风动能1 引言唐钢 3 号高炉(2560 m3)于 1998 年投产，采用了并罐无料钟炉顶、炭砖一陶瓷杯复合炉底、霍戈文式高风温长寿热风炉、俄罗斯图拉法渣处理工艺、板壁结合炉体冷却设
2、备、软水密闭循环系统等先进技术。2004 年以来，3 号高炉炉缸炉底侵蚀日趋严重，已经威胁到了高炉的安全生产和技术指标的进步。本文重点对炉缸炉底侵蚀原因进行分析，并提出了今后生产中应采取的措施，以延长本代炉役寿命。2 炉底、炉缸设计特点炉缸高度 47 m，死铁层深度 22 m，炉底、炉缸砌筑结构如图 1 所示。采用 4层炭砖(2 层 500mm，2 层 600mm)、2 层陶瓷杯(每层 500mm)，炉底总厚度共 32m ，其中炉底炉缸环炭部分采用的是国产热压微孔炭砖，炉底中间部分采用的是国产半石墨化炭砖，陶瓷杯材质为国产刚玉莫来石。炉缸采用光面冷却壁，炉底采用水冷形式，从炉缸到炉身采用软水密
3、闭循环冷却形式，进水压力为 065 MPa，水温 4245。3 炉底炉缸的侵蚀状况唐钢 3 号高炉开炉以来炉底炭砖温度和冷却壁温度的变化趋势见图 2图 6。从图中可以看出，唐钢 3 号高炉开炉后随着时间的延长和冶炼强度的提高，炉缸炉底逐渐被侵蚀。2004 年温度上升幅度最大，2004 年 12 月 27 日 18 号风口下方，第 2 段冷却壁温度达到224，短时达到 280，13 段冷却壁水温差最高 16，热流强度达到17000418kJ/(m2h)，17 号风口下方 2 段冷却壁部位炉皮温度高达 180，比其他部位高 120。2005 年 7 月 19 日 14 号风口下方 2 段冷却壁温度
4、达到 199、热流强度达到12000418 kJ(m2h)，说明 2 段冷却壁部位形成“蒜头状”侵蚀，其中 18 号和 14号风口下方局部侵蚀最严重。通过两次堵风口作业(18 号风口堵 1 个月，14 号风口堵 15 天) ，加上钛矿护炉，主要技术指标有所改善，见表 1。2005 年控制Ti015，炉缸部位炉皮喷水，14 号、17 号风口部位 l3 段冷却壁改工业开路水冷却(水量是原来的 3 倍，进水温度比原来低 10) ，炉缸炉底炭砖温度大部分下降，但第 3 层环炭(标高 6 50m)温度( 见图 4)及炉底中心第 1 层炭砖上、下温度仍在上升(见图 3)，说明炉缸炉底侵蚀严重。3 号高炉采
5、用国产陶瓷杯，从图 2 分析，第 1 层炭砖与第 2 层炭砖温差在 300350(2002 年以后第 2 层炭砖中心电偶坏 )。随着温度的升高，温差增大， 2002 年第 2 层炭砖温度达到 500，如果第 3、4 层炭砖温差有 700，则第 4 层炭砖上沿温度在 1150以上，说明陶瓷杯在 2002 年已经被侵蚀掉。2004 年，第 l 层炭砖中心电偶温度达到500，表明第 4 层炭砖被侵蚀掉，第 3 层炭砖侵蚀严重，局部已经侵蚀掉。炉缸环炭深浅电偶相差 120 mm，统计表明，温度在 400500、500600、600700，温差分别为 45、60、70，由此可知标高 6580m 之间环炭
6、冷面距800化学侵蚀线距离为 200600mm，所剩环炭厚度说明炉缸衬蒜头状侵蚀严重。4 炉缸“蒜头状”侵蚀的原因分析大家对侵蚀的原因有以下观点：炉缸冻结炸铁口导致炭砖破损；处理炉墙粘结、炉缸堆积使用萤石量过多，造成内衬侵蚀严重；风口漏水后受铁钢平衡的影响未能及时换风口，水进入炉缸后造成炭砖氧化；风口短、鼓风动能低，造成铁水环流严重；炉缸结构不合理；K、Na 、Zn 等有害元素含量过高，造成化学侵蚀严重。笔者对这几种观点进行如下分析：(1)3 号高炉投产后不久发生了炉缸冻结事故，处理事故时曾在铁口用过爆破的方法，可能破坏了铁口区内衬，但炉缸侵蚀严重的部位在 1418 号风口，距铁口较远，而铁口
7、下方侵蚀不严重，说明炸铁口不是蒜头状侵蚀的主要原因。(2)受原燃料质量波动以及板壁结合冷却形式等的影响，3 号高炉发生过几次炉墙粘结和炉缸堆积，使用过大量萤石洗炉，累计用量达 1000 多吨，对内衬有侵蚀作用。但渣面位置最低时也在第 3 段冷却壁以上，用萤石洗炉可能对第 3 段冷却壁内衬造成侵蚀，而侵蚀严重的部位在第 2 段，即使出净渣铁，熔渣也不可能降低到第 2 段冷却壁，因此萤石洗炉不是炉缸衬蒜头状侵蚀的主要原因。(3)3 号高炉投产以来，因风口漏水而更换的风口共 89 个，更换次数见表 2。从表 2 可以看出，1418 号风口仅 17 号风口更换次数多，17 号风口主要是在 2005 年
8、更换次数多(5次)，而 18 号风口下方在 2004年底就已经侵蚀严重，可见风口漏水不是蒜头状侵蚀的主要原因。(4)3 号高炉风口长 420450 mm，鼓风动能 1 10 kJs，国内有效容积相近的高炉风口长度一般在 450600mm，鼓风动能在 130160kJs，可见风口偏短、鼓风动能偏低，边缘煤气流比较发展，炉缸边缘较活跃，可能是蒜头状侵蚀的原因之一。具体分析：鼓风动能低的原因。鼓风动能是由鼓风参数和原燃料条件决定的，唐钢焦炭质量差、波动大(见表 3)，过高的鼓风动能会造成风口前焦炭粉化严重，导致压差升高，炉况失常，因此焦炭质量和稳定性差是鼓风动能低的主要原因。另外，焦炭强度差会影响炉
9、缸内焦炭透气透液性，炉缸内铁水环流严重是必然的。使用短风口的原因。3 号高炉炉腰、炉身中下部采用的是板壁结合的冷却形式，其特点是炉墙内衬不光滑，长寿但易粘结；唐钢焦炭质量和稳定性差，块矿配比高，球团矿品位低、抗压强度差，当炉温波动大、特别是炉温低时易导致腰疼病，使用短风口对预防炉墙粘结、处理炉墙粘结效果较好，投产以来曾经两次加长风口，使用效果都不好。(5)炉缸结构。目前，高炉长寿的炉缸结构主要有 3 种：一是法国的陶瓷杯结构，二是美国的热压小块炭砖结构，三是大块的微孔炭砖。国内使用热压小块炭砖的偏多，且使用效果较好。3 号高炉使用的是国产大块微孑 L 炭砖，投产 7 年来炉缸衬蒜头状侵蚀严重，
10、可能的原因为国产微孔炭砖的平均孔径和抗碱性能达不到法国的 AM-102 和日本的 BC-7S 水准。大块微孔炭砖与美国的热压小块炭砖相比有如下缺点：小块砖与冷却壁贴壁砌筑，而大块砖与冷却壁之间有捣料层(3 号高炉捣料层厚度 100mm)，捣料层在生产过程通常会变质和收缩，并成为有效热传递的障碍，影响冷却效果；大块炭砖在热应力的作用下容易产生断裂，导致炭砖的传热能力降低。在以上因素的作用下，炭砖的热面容易达到 800化学侵蚀线温度而被侵蚀掉。从以上分析可以看出，炉缸结构不合理是 3 号高炉炉缸衬蒜头状侵蚀的主要原因。(6)唐钢炼铁料中含有一定量的 K、Na、zn 等有害元素，它们在炉内的富集容易
11、造成炉墙粘结和炉缸侵蚀，2004 年 3 号高炉在休风时多次发现白色金属流入风口吹管，经化验主要是 Zn。有害元素在 3 号高炉炉缸侵蚀中占有多大比重还需进一步研究。唐钢已经开始和院校联合研究有害元素在高炉内的行为和排出对策。5 延长 3 号高炉寿命应采取的措施(1)利用气隙指数判断捣料层是否产生气隙如果产生了气隙，应该在捣料层部位压人碳质泥浆消除气隙，在此基础上，加大冷却，使残余的炭砖内部形成保护性渣铁壳。(2)提高精料水平，在保证炉墙不粘结的前提下，适当的加长风口、缩小风口面积以提高鼓风动能，减缓铁水环流。(3)在现有条件下，停氧、降低顶压，使风口旋区向炉缸中心延伸。这也相当于增加鼓风动能。(4)坚持钛矿护炉。3 号高炉实践表明：Ti控制在 0 15左右，对顺行、煤比、综合焦比影响不大利用系数下降 01 左右，基本能起到护炉作用；如果将Ti控制在 O20以上超过 10 天，会造成炉腹、炉腰粘结，炉缸边缘堆积，影响顺行。因此Ti应控制在015左右。(5)控制合适的冶强，炉缸冷却壁热流强度控制在警戒值以下。
