（来源：中国炼铁网）

田波  全建  邱未名  许勇新  廖玉通  邓耀云  杨紫麟  袁武均

（柳钢炼铁总厂）

摘  要  随着高炉大型化的不断发展,高炉长寿技术的研究迫在眉睫,而高炉炉缸砖衬的侵蚀速率作为高炉寿命的限制性环节,受到了高炉操作者的密切关注。柳钢二号2650m³高炉一代炉龄维持了10年1个月,在国内同等炉容高炉中炉龄属于较短行列,通过对二号高炉进行炉缸破损调查,研究炉缸的侵蚀行为与机理通过对柳钢二号高炉停炉后炉缸以及炉底不同标高耐火材料侵蚀情况进行测量，根据日常操作情况，分析炉缸以及炉底侵蚀原因，为高炉炉缸长寿冶炼提供经验支持。

关键词  高炉  炉缸  侵蚀机理  护炉操作

前言

柳钢2号高炉，有效容积为2650m³，由柳钢设计研究院自主设计并于2012年9月3日正式点火投产。2#高炉共设3个出铁口，30个风口，冷却壁采用薄壁炉衬，陶瓷杯炉缸，采用INBA法渣处理工艺，同时配备4座球式热风炉，具备年产生铁230~250万吨的生产能力。于2022年10月15日停炉大修。

1  炉缸炉底结构

炉缸主要分为14层，炉底砌筑底面采用碳素捣打料构成，第一层选用石墨块砌筑而成，2层3层则是由微孔碳砖砌筑而成，第4层至第14层均采用超微孔炭砖砌筑，6层、7层、8层配合刚玉莫来石以及粘土砖组合砌筑，刚玉莫来石与超微孔炭砖间隙以及刚玉莫来石与粘土砖间隙均以刚玉质捣打料填充。

2  高炉护炉生产情况

柳钢二号高炉自2012年9月投产以来，各项指标逐步提升，2015年至2019年间燃料比达到520kg/TFe左右，最高年产量达256.69万吨，自2021年年初开始，炉缸侧壁温度逐步上升。

柳钢二号高炉炉缸侧壁温度自2019年5月开始逐步升高，其中1号铁口下方7.79m标高处的温度由2019年年初的 130℃逐步升高，至2019年11月28日达到历史最高点842.4℃，3号铁口下方7.79m标高处温度由120℃逐步升高之713.5℃，炉缸侵蚀情况十分严重，图1所示即为柳钢二号高炉各铁口不同标高处温度变化趋势图。

3  护炉措施

针对炉缸侧壁温度上升的问题，高炉操作人员联合技术部门联合制定了炉缸侧壁温度上升时得临时作业指导书，要求当班人员严格按照指导书内容，严格把控各项参数，发现异常及时汇报，及时处理。

3.1 参数调整

炉温以及各项参数控制标准如表2与表3所示

3.2  原料调整

通过添加钒钛球护炉冶炼，添加钒钛球进行护炉冶炼在柳钢的长期生产实践中取得了卓越成效，这一技术的应用取得了不错的效果。添加钒钛球后通过将高炉的还原性条件将TiO2还原成为Ti，当铁水中的C和N达到饱和状态时，与Ti结合生成TiC和TiN以及其固溶体Ti（C、N），TiC和TiN以及其固溶体Ti（C、N）主要是距离炉缸冷却壁较近区域生成、发育、集结，特别是已经被铁水所侵蚀的砖缝以及内衬表面，由于Ti（C、N）熔点较高，因此起到修复炉缸、保护炉缸的作用。

3.3  压力灌浆

对冷却壁进行压力灌浆，采用碳化硅等材料，通过打压灌浆的方式，填充碳砖以及冷却壁之间的缝隙，一方面能够有效阻止煤气外逸，另一方面利用传热保护碳砖。

3.4  加强铁口维护

对铁口加强维护，通过铁口打磨器对铁口泥套进行打磨修理，出铁过程中实时监控，及时清理铁口附近的渣铁，保证每炉打泥量足够，控制打泥量在2-2.5格之间，足够的打泥量能够保证铁口形成稳定的泥包，一方面能够保证铁口有足够的深度，保证铁口正常，另一方面形成的泥包能够极大程度的保护铁口周围区域的砖衬，避免受到渣铁流以及游离焦炭对铁口附近砖衬的冲刷。

3.5  制度调整

制度方面采取压边政策，同脚差布料，同时增加最外圈矿石圈数，达到提高煤气利用率，降低煤气流对炉墙的冲刷作用，以此来达到保护冷却壁的作用。

4  炉缸侵蚀情况统计

2022年10月15日停炉大修后，对炉缸冷却壁各项尺寸进行进行测量统计，根据测量数据分析出侵蚀严重的部位以及具体侵蚀情况。

4.1  炉缸、冷却壁原始尺寸以及测量统计

从第8层碳砖开始，侵蚀比较明显。

4.2  侵蚀情况统计

由图4可以看出，第十四层碳砖，除1#、3#铁口处有一定程度侵蚀外，其余保持完好。由图5可以看出，第十三层碳砖，除了1#口，其余均无侵蚀。

十二层碳砖，除了3个铁口泥包处受到部分侵蚀，其中1#、3#铁口侵蚀量比2#铁口多，分析认为与2#铁口为过渡铁口使用量较少有关，其他方向的碳砖未受侵蚀。十一层碳砖，除了3个铁口泥包处受到部分侵蚀，其中3#铁口侵蚀量较大，其他方向的碳砖未受侵蚀。对比临近两层铁口区的侵蚀可见，十一层铁口区的碳砖侵蚀量较大，从现场看，主要是因为铁口通道处于十一层的位置，因此侵蚀较多。

十层碳砖，除了3个铁口正下方受到部分侵蚀，其他方向的碳砖未受侵蚀。九层碳砖，除了铁口下方少量侵蚀，其余均无侵蚀。

第8层碳砖受到比较明显的侵蚀，除东南方向未受侵蚀，其他方向均不同程度受到侵蚀；尤其是铁口区侵蚀明显。在铁口区，第八层碳砖（上表面）已呈现明显的侵蚀线。从挖开的碳砖可以看到，铁口区八层碳砖被象脚区的铁水上浮挤压，靠近热面的碳砖被压裂。在10号风口下方，八层碳砖有1处异常破裂，裂缝未贯穿。

在铁口正下方，七层碳砖侵蚀非常严重，上述测量数据扣除80mm的环缝厚度后，3个铁口下方的碳砖厚度均不足100mm；在象脚区薄弱处的碳砖已破碎粉化（见图4.11-4.12）

从图14的侵蚀线可以看出，在六层碳砖侵蚀主要集中在铁口下方，在铁口两侧1个风口左右的距离处出现非常明显的侵蚀拐点；东南方向由于远离铁口，且铁水环流亦极少往此方向，侵蚀微弱。2#铁口象脚部分炭砖基本侵蚀完，铁水对冷却壁有冲刷痕迹。可能与长期备用，铁口区域泥包不稳定，铁口深度长期偏浅有关，据统计每次启用2#铁口前几炉铁口深度小于2.8米。

第五层碳砖平面受到不同程度侵蚀，从挖开铁块后可以看到，侵蚀未穿透碳砖，大约被侵蚀了一半左右。第四层碳砖完好，但从五层的砖缝渗透有铁下来，铁块延展面直径约5m，厚度8mm左右。

4.3  侵蚀情况分析

根据统计情况发现，从第十四层碳砖开始，炉缸侵蚀严重区域主要分布在三个铁口附近，且铁口正下方侵蚀情况较为严重。

铁口以下耐材长期浸泡在渣铁中，主要受到液态铁水机械冲刷和铁水渗碳反应的破坏。铁水液面下，碳不饱和的铁水会与炭砖发生渗碳反应，造成炭砖侵蚀。在铁口下方，炉缸内衬侵蚀最为严重，说明该区域未能形成保护层，铁水与耐材直接接触；有研究表明，死焦堆沉坐在炉底时，铁口侧流速远大于非铁口侧，剧烈的炉缸环流是导致炭砖的异常侵蚀的重要原因。

5  结语

（1）铁口下方炉缸侵蚀情况十分严重，三个铁口下方的碳砖均不足100mm,随时有烧穿的可能性，停炉时机选择十分合理。

（2）铁口下方象脚区侵蚀也比较明显，且象脚区有轻微扩大趋势。

（3）使用钒钛球护炉效果较好，除三个铁口下方由于铁水环流，铁水机械冲刷导致无法形成有效防护层，侵蚀情况较为严重之外，炉缸其余部位均保护良好，未见严重侵蚀。

（4）铁口维护还需加强，例如选用能形成稳定泥包的无水泡泥，强化铁口管理，保证铁水液面稳定，减少铁水环流对铁口下方耐材的侵蚀。