鞍钢7号高炉炉腰和炉身下部冷却管破损研究

　　鞍钢炼铁厂7号高炉1992年大修，炉缸采用小块自焙碳砖和陶瓷杯技术，1997年7月15日年修，更换了6段以上的全部炉皮、冷却壁和炉衬，6段以上采用软水闭路循环8~ 12段带凸台冷却壁排列和冷却参数的设计分别见和表12镶砖为铝碳砖，冷却壁前部米用碳化桂砖砌筑内衬保护。

　　表1 7号高炉炉缸以上设计的冷却参数名称冷却水管数根冷却水管规格/mm水流量/m3h-1流速/单管总管ms冷却壁直管4< 1997年9月，7号高炉复风后使用高碱度烧结矿（65%以上）和低碱度球团矿（20% ~30%））等1997年10月下旬即恢复到正常生产水平。1998年4月，8~12段冷却壁开始出现冷却水管破损现象，1998年底冷却水管破损率：8段21.1%，9段19.5段冷却壁冷却水管总破损数为208艮管，占该区间冷却壁段数冷却壁块数块单块冷却壁直管数服单块冷却壁蛇形管数服单块冷却壁凸台水管数顺单块冷却壁受热面积/m2段冷却壁冷却水管总数的36. 4%，破坏速度惊人，年主要生产指标和冷却水管破损统计分别见表3损失巨大，给该炉长寿工作带来很大压力。

　　表3 7号高炉1998年生产数据统计项目4月5月6月7月8月9月10月11月12月产量/r士|利用系数/t.m-入炉焦比/kg.t-1焦丁比燃料比/kg.ITi一级率％炉顶C2%煤气CO利用率％炉身下部温度/c铁水含硅％休风率％减风率％矿石铁分％风量风压/kPa风温c顶压Pa顶温c矿料线/m焦料线/m矿批重/t矿焦比/rt-1风口面积/m2炉喉边缘与中心矿焦层厚度比风口循环区长度/m冷却水总量/m3.h-冷却水总水温差/c进水温度/c出口水压/kPa炉顶罐压/kPa较卜3月多创效益沅d-1历元'月-|表47号高炉1998年冷却水管损坏数量统计部位段名称损坏冷却管数/根小计根总计根占破损率/% 4月5月6月7月8月9月10月11月12月上凸台下凸台上凸台下凸台上凸台下凸台上凸台下凸台上凸台下凸台直管小计上凸台下凸台直管总计占总破损率％2破损原因分析7号高炉采用双炉身角按7号高炉1998年平均数据，用炉内煤气流模型模拟计算的软熔带分布、炉内墙表面的煤气温度波动和热流密度分布分别见34由图可见，软熔带根部是在炉身中下部的第二炉身角附近，炉料在进入炉腰之前全部软化完毕。炉身下部和炉腰炉衬主要同熔融渣铁接触，受高温渣铁侵蚀作用较强炉身下部和炉腰热损失约占高炉全部热支出的2%，其表面煤气温度波动和热流密度值*大，前者在15屮170°C/min之间，后者在1922kW/m2之间分析其冷却水管破损的主要原因有以下几点。

　　2.1耐火材料和冷却设备缺陷炉身下部和炉腰选用的碳化硅砖和铸铁材质允许的*高温度波动值均为5C/min，远远适应不了实际需要，故不可避免要破损。并且碳化硅砖属于高导热性耐火材料，易进行氧化反应。当冷却设备漏水时，在炉身下部1000C以上温度区域SC同水蒸气接触容易反应分解：有体积膨胀效应，使SiC疏松。若生成SiO，则因其挥发可促进氧化速度，氧化剧烈进行，两种情况下均促进了碳化硅砖的侵蚀作用。碳化硅砖不粘渣铁，其所具有的高导热性又会造成过大的热流强度和炉内侵蚀后，导致铸铁冷却壁裸露在炉内。铸铁材质在760C珠光体分解为铁素体加石墨碳，球墨铸铁导热性较低，受直接接触的高温煤气流作用，球墨铸铁内外温差增大，石墨碳长大，产生温度应力，造成冷却壁本体破坏7号高炉所用冷却水管管径偏小，冷却水阻力大由于冷却水压力条件限制，冷却水量偏少，影响了冷却强度发挥作用，导致炉衬内表面温度在开炉热量且增加了M壁的负担碳化硅砖被Ms期经fM碳化硅砖先被破坏，导致冷却水管破坏向炉内漏水由于漏煤气影响，不容易检查出坏凸台漏水位置，即使查出也只能暂时减水、断水或改工业水，不能及时安排检修处理恢复。而14高炉凸台e是三段串联的1“漏水造tlish半石墨质耐火材料砌筑served.成碳化硅砖迅速侵蚀，从1997年10月初到1998年1月末实际测厚显示炉身下部平均厚度从1036mm减少到622mm高炉内衬侵蚀后，造成冷却壁凸台直接接触渣铁和煤气流而被破坏。1998年后期炉身下部墙表面温度降到300C以下，仅靠冷却壁前面形成的渣皮来保护，耐火材料炉衬没有从根本上起到长期存在（5年以上）以保护冷却设备延长高炉寿命的作甩目前所用的冷却水管管径有待以后扩大10 7号高炉采用带凸台的镶砖冷却壁，实践中看到凸台还不完善，主要在于凸台前部仅有一层245mm厚度的碳化硅砖，在炉内煤气流高温（> 1300C）和高温度波动（> /min）影响下，凸台容易附近的碳化硅砖加快水氧化侵蚀，增加了炉内热量消耗，也降低了串联管路上的其他凸台冷却水管的通水量，造成冷却强度相应降低这两方面均加快了其他凸台冷却水管和冷却壁直管破坏速度2.2原料条件烧结矿小于5mm粉末过多，铁分低，渣量大7号高炉采用的三烧料，只在烧结机尾过筛，高炉沟下不过筛，运输和上料过程中经过9次装卸，实际入炉粉末远大于12%.在复风后前5个月，高碱度烧结料供应不足，导致高炉经常待料减风和低料线，有时不得不用低碱度烧结料代替，使炉料成分和性能不稳，造成炉内成渣区域大幅度变化，影响高炉顺行，被迫使高炉开放边缘煤气流通路保证顺行，导致炉墙温度较全风时高20- 40C2.3操作管理7号高炉长寿管理缺乏各种数学模型计算分柝各冷却水管水流量不准，不好控制，使局部水量不足，造成冷却强度下降。由于夏季气温高，冷却水进水温度升高，加之一些冷却水管破损后减水，使冷却水管破损速度加快。

　　1998年4月冷却壁水管破损后，为保护冷却壁水管和保证高炉顺行，高炉操作采取了如下对策续调整为520mm的长风口。其中，8月调整4个，9月调整3个，10月调整4个，11月调整5个，12月调整4个。

　　将等料线分装改为正分装矿石料线由1.8 2.0m，焦炭料线由增大边缘与中心矿焦层厚度比之比，由0.4 1998年11月炉身下部炉墙温度降低到260C以下，但7号高炉采用三钟式布料方式，无中心加焦装置，加之原料粉末较多，限制了边缘加重的幅度，炉喉煤气CO2边缘中心为12.5%13.5%，边缘与中心差值绝对值<0.3%，无法形成倒“V”型软熔带，因而冷却水管破损没有显著控制住虽然较1998年一季度取得了一些效益，但总体效益仍不理想3今后改进方向炉身下部和炉腰处炉墙内衬采用抗热震性扩大冷却水管直径至80mm，加冷却水量，采用冷却板壁结合式冷却结构，紧贴冷却板、壁处砌一层高铝砖以隔热，减少对冷却板、壁的热冲击和炉墙的热损失及时更换坏冷却板，严防向炉内漏水引用无料钟设备，采用中心加焦技术原料过筛，提高入炉原料铁分，多用天然富矿，如澳矿等，降低球团矿比例至10%以下。加矿石批重，采用正分装和正同装的装料制度，减少边缘布加球团数量，以保证边缘煤气流量在顺行的基础上尽可能减少，减少炉衬内表面煤气温度波动，降低高炉内衬温度。

　　4结论12段冷却壁破损的主要原因是原料粉末多，高炉软熔带为“W型，开炉初期炉身下部内衬表面的温度高，由于各方面影响，炉内边缘煤气流无法从根本上予以控制，炉墙表面煤气温度波动过大，冷却壁前面的耐火材料不适应，被侵蚀，冷却壁水管被破坏，冷却壁水管漏水后冷却强度降低，碳化硅砖所遭受的氧化侵蚀作用加强，导致冷却壁水管破损量力口。

　　（2）鞍钢7号高炉炉身下部和炉腰处炉墙内衬今后应米用抗热震性半石墨质耐火材料砌筑扩大冷却水管直径至80mm，采用冷却板、壁结合式冷却结构，紧贴冷却板、壁处砌一层高铝砖。原料过筛，多使用天然富矿，降低球团矿比例至10%以下。引用无料钟技术，采用中心加焦和加重边缘的装料制度，减少边缘球团矿量，以保证边缘煤气流量在顺行的基础上尽可能减少。减少炉衬内表面煤气温度波动，降低高炉内衬表面温度