淺析爐缸陶瓷杯快速澆筑重建技術在津西鋼鐵高爐上的應用

高爐長壽實際多數是指針對爐缸長壽的，也有針對整座高爐的全部系統的。高爐長壽取決于幾個因素：

1）高爐設計的合理性；

2）耐火材料選擇的好壞；

3）高爐整體砌筑水平；

4）高爐生產過程中操作水平的高低；

5）高爐后期的維護；

6）軟水密閉循環水冷；

7）高爐中后期的監測監控措施等。

伍積明老師在《試論高爐爐缸燒穿原因及對策》中指出：影響高爐長壽的因素有幾點：一是碳磚質量因素，二是施工因素，三是開爐前的因素，四是生產因素，五是設計因素

2防止爐缸燒穿的對策

1.提高炭磚質量（抗氧化、抗渣鐵侵蝕、導熱、微孔化、高強度、低膨脹等）

2.提高設計質量

3.提高施工質量

4.充分做好開爐前的工作

5.適當延長高爐達產時間

6.合理壓漿處理

7.后期進行護爐處理

3筆者對高爐破損的原因分析

近年來，隨著國際鋼鐵形勢的日漸低迷，國內煉鐵高爐在追求低成本、高效益的利益驅動下，普遍采用低品位外礦、三級焦、大塊礦配比入爐的操作模式，因低品位外礦中鉀、鈉、鉛、鋅等有害金屬元素含量較高，長期吃用低品位礦導致高爐爐缸部位出現嚴重象腳侵蝕，陶瓷杯、爐缸環碳磚破損嚴重，爐墻減薄，高爐2~3層冷卻壁熱流強度升高，嚴重者進而造成該部位冷卻壁燒損、爐缸燒穿跑鐵，從而誘發大型安全事故。

若進行修復，傳統上將采取開爐缸大門扒料的方式進行，將爐內磚襯進行全部重砌大修，耗時長、費用高，同時爐底尚完好的大炭塊也將遭到破壞，生產損失大。

二、津西高爐爐缸澆注情況

河北津西鋼鐵股份有限公司煉鐵二廠8#高爐于2015年5月份中修時在采取放殘鐵、保護性扒料、保留爐底大炭塊及水冷壁完好等措施的基礎上，對原爐缸陶瓷杯區域、風口鐵口組合磚區域全部采取整體澆筑方式予以重建，僅耗時36天即完成高爐全部中修任務，順利開爐，2015年6月6日以來，日利用系數3.6，已達到中修前水平。

8號爐修復達產兩個月后的2015年9月煉鐵二廠9號爐進行中修，高爐砌筑兩層爐底碳磚和大塊微孔碳磚環碳，采用河南華西的溶膠結合剛玉碳化硅澆注料進行陶瓷杯墊、杯壁、風口、鐵口進行整體無縫澆注。一周后達產。

2016年津西的7#高爐和4#高爐也先后進行了爐缸澆注，目前幾座高爐都已順利達到中修前的水平。以8號爐為例，具體修復過程如下：

1中修前高爐狀況

高爐中修前爐缸西南部2~3層冷卻壁出現進回水溫差高（2.9℃），熱流強度達到20000kcal.m3.h，遠超過12000 kcal.m3.h的預警上限，該區域爐缸電偶溫度顯示780℃，爐底侵蝕模型顯示該處磚襯厚度僅剩300mm，種種跡象已顯示出該處出現了嚴重的爐墻減薄。

在經過堵風口、降冶強、高鈦礦護爐15天后，進回水溫差回落、熱流強度下降至預警值以內，但高爐產量嚴重下滑，由護爐前利用系數3.7下降至2.5，燃料比由護爐前的515公斤上升至530公斤，經濟指標呈現嚴重下滑趨勢必須進行停爐中修。

2預定實施方案

1、根據水工操作記錄、爐缸侵蝕模型數據顯示，爐缸冷卻壁沒有破損、漏水現象，爐底4層大炭塊全部未受到侵蝕，決定采取保護性扒料方式，保存好爐缸冷卻壁及爐底大炭磚，最大程度減少備件、材料成本消耗，縮短等待備件、材料制作的周期。

2、選擇爐缸正南面對槽下便于放殘鐵一側預先搭設放殘鐵溜槽，圍好干沙池，用于容納爐缸殘鐵。高爐停爐前裝入35噸焦炭，將料面直降至風口中心，焦炭進入爐缸，降低扒爐難度。在降料面完畢后在殘鐵溜槽上方拆除2層冷卻壁1塊，在冷卻壁中部斜向上燒殘鐵孔至爐缸放凈爐內殘鐵。

3、待殘鐵流凈后，開啟爐頂打水槍向爐內打霧化水，用以熄滅焦炭、降低爐內溫度，風口內部焦炭熄滅后，即組織由風口向爐外扒料，向下直至爐底死鐵層，四周直至見到完整的環炭塊。爐底死鐵采取小藥量爆破法破碎清除干凈。

4、待爐缸、爐底鐵渣清理干凈后，用高導熱澆注料修復4層爐底炭磚，高導熱澆注料固化后找平，按原始圖紙尺寸用河南華西耐火材料有限公司和國外合作開發的陶瓷杯澆注專用澆注料分兩次澆筑爐底陶瓷杯墊。固化后，按原始圖紙要求將缺失微孔小炭塊進行補砌，待微孔模壓小炭塊砌至風口下部圖紙對應高度后砌筑結束。由對稱風口拉線找好爐缸中心點，按原始爐缸直徑尺寸采用鋼模板進行支模，模具支護加固完畢后，采用泵送法向模具與環砌小炭磚之間澆筑陶瓷杯專用的剛玉質澆注料。澆筑分4段進行，每次澆筑完畢自然養護12小時，同時支上層模板，待下層養護時間結束后進行上一層澆筑，直至澆筑到風口大套上沿500~700mm，達到原始風口組合磚上沿為止。鐵口部位澆注料加厚處理，風口大、中套包覆耐火纖維氈一層，留出膨脹余量。

5、風口上部至水冷鋼磚下沿之間區域采取濕法噴注技術，規整爐型。

6、清理爐內腳手架等雜物，安裝風口導吹管、搭爐缸保護棚，按烘爐曲線烘爐72小時后帶風裝料，預定料批結束后送風點火，高爐大修結束。

3中修實施過程對預定方案的修訂與補充

1、在停爐完畢扒除爐內殘料過程中發現爐內炭磚侵蝕情況較為嚴重，在鐵口下方1米處出現了嚴重的環形象腳狀侵蝕，其中停爐前爐缸溫度最高部位小炭塊殘留已不足300mm，同標高的其余部位炭塊殘留基本在300~500mm之間，象腳部位向上約2m高處的小炭塊大部出現了侵蝕斷裂，象腳部位以下最頂層大炭塊保存基本完好，但頂部覆蓋約3mm一層重金屬，爐底中心部位碳磚縫隙內也有重金屬滲入約300mm。由此，長期吃用有害金屬元素含量高的低品外礦會對爐缸產生象腳侵蝕的預判已得到印證。

實際西鐵口下的碳磚長度只剩下200毫米多一點

2、鑒于象腳侵蝕嚴重的現狀，象腳上部殘存尚好的環砌小炭塊因失去底部支撐，無繼續保留意義，因此進行了徹底清除，直至見到冷卻壁。原定補砌的小炭塊改為全部按圖紙重新砌筑，共耗約170噸。

3、鐵口部位因工作條件惡劣，采取局部加厚200mm方式處理，鐵口導吹管外部用剛玉莫來石噴涂料代替泥包進行了保護。

加厚200mm鐵口整體澆注

三、高爐爐缸無縫澆注的條件和要求

1陶瓷杯重造采用整體無縫澆注是一項新技術

緊貼炭磚直接進行支模澆筑，澆注的陶瓷杯與炭磚的無縫隙結合，使爐缸結構更加緊密；不存在傳統陶瓷杯與炭磚間的填充層，減少了熱阻使澆注爐缸整體傳熱效率得到保證，達到傳熱平衡保護爐襯安全。

要求側壁環碳碳磚的長度在500mm以上。保證碳磚的良好導熱性，使高爐能夠安全生產。

爐缸的澆注料的厚度接近原來陶瓷杯的厚度。

2爐身噴注，規整爐型

爐缸澆注陶瓷杯結束后，拆除模板.

通過對風口以上到爐喉鋼磚下的高爐內襯的噴注恢復，達到高爐各部位的尺寸和角度與設計時的保持一致。實現各部位的平滑連接。起到規整爐型，保證高爐操作順行的目的。

3高爐澆注時我們比較關注的問題

1、爐缸澆注料的線性膨脹率

2、澆注完成后的澆注料的抗渣性

3、澆注完成后烘爐抗爆裂性

4、關于鐵口區域用的材料

5、風口上翹問題如何解決

4施工單位完成的工作

1、澆注料各個溫度時期線性膨脹曲線圖

2、代替陶瓷杯的爐缸澆注料的抗渣性試驗

3、更合理的溶膠促凝劑、噴注料促硬劑

4、鐵口漏煤氣和風口上翹的問題很好地解決

5、施工經驗的積累，完善好施工過程中的各種問題的預案。

從8#爐到9#爐再到7#高爐和4#高爐的爐缸整體無縫澆注中修，從高爐2年多使用的情況看，澆注的效果非常好，水溫差穩定。鐵口沒有煤氣串漏：風口上翹問題沒有出現！

三、爐缸澆注技術的效益

1經濟效益

津西高爐采用快速澆筑陶瓷杯重建技術對爐缸部位進行澆筑重建，結合濕法噴涂對風口以上部位規整爐型，較高爐整體扒爐重砌工期縮短了50%以上（36天對比75天），直接投資節省約20%（970萬對比1200萬），若計算停爐與生產之間產生的效益差，創造間接效益約1800萬元（大修75天預計投資2000萬元以上，提早39天生產預計創效800萬元）

2節約時間

由于8#高爐保護性扒爐，中修時間還是比較長的，為36天。

在9月進行的9#高爐中修用時22天，時間減少了14天。

7#高爐中修也僅僅用了21天時間。爐缸澆注時間都是7天左右完成的。

4#高爐大修也減少了時間，整個爐缸澆注陶瓷杯僅用時5天時間

通過對比可以看出新法爐缸澆筑重建技術直接與間接效益均十分明顯，值得推廣。