沙鋼4#高爐中修采用了華西科技研發(fā)的爐缸整體澆注技術(shù)，后因?yàn)楫a(chǎn)能政策需求，于2022年安排停爐。沙鋼集團(tuán)就4#高爐中修項(xiàng)目作了分析報告。
一、沙鋼4#高爐簡介及爐型參數(shù)
沙鋼4#高爐，于2013年2月28日投產(chǎn)，投產(chǎn)初期兩年高爐順行狀況良好，全年無崩懸料。
2016年開始，因大量使用高鋅物料，鋅負(fù)荷最高達(dá)到1.8㎏/t，加上長期使用水熄焦，高爐頂溫不足，排鋅能力差，導(dǎo)致高爐結(jié)厚嚴(yán)重，高爐爐型遭到破壞，高爐逼迫強(qiáng)烈發(fā)展邊緣，由于鐵水環(huán)流增加，爐缸侵蝕加劇，爐缸溫度上升明顯 ， 局 部 水 溫 差 達(dá) 到 0.7℃ ， 熱 流 強(qiáng) 度 達(dá) 到12785.3Kcal/m2.h ，爐皮溫度達(dá)到55℃。高爐先后采取加釩鈦礦、縮小風(fēng)口面積、控制冶強(qiáng)、堵風(fēng)口等護(hù)爐措施。
據(jù)業(yè)內(nèi)統(tǒng)計，華西爐缸整體澆注技術(shù)已經(jīng)成為快速修復(fù)高爐的首選方案，沙鋼在新技術(shù)的運(yùn)用上當(dāng)仁不讓，勇做新時代科技創(chuàng)新排頭兵。于2019年對4號爐實(shí)施爐缸澆注，由河南華西科技集團(tuán)承接。后因政策需要，在使用2年4個月后停爐，經(jīng)過現(xiàn)場測量，爐缸侵蝕狀態(tài)良好，超預(yù)期目標(biāo)。
華西爐缸整體澆注技術(shù)澆注的陶瓷杯與炭磚的無縫隙結(jié)合，使?fàn)t缸結(jié)構(gòu)更加緊密；不存在傳統(tǒng)陶瓷杯與炭磚間的填充層，減少了熱阻，使?jié)沧t缸整體傳熱效率得到保證，達(dá)到傳熱平衡，保護(hù)爐襯安全，避免隱患的發(fā)生。澆注爐缸的厚度接近原來陶瓷杯的厚度。
二、爐缸澆注前溫度趨勢
2019年11月中修之前，爐缸溫度標(biāo)高7.64m, TE6107-4A5電偶插入深度250mm，最高溫度760℃，水溫差最高0.7℃，熱強(qiáng)度12785.3Kcal/m2.h。
三、爐缸澆注及侵蝕狀態(tài)評估
1、中修前侵蝕狀態(tài)
從扒爐情況看，高爐侵蝕比較嚴(yán)重，且呈不規(guī)則侵蝕，主要是高爐爐底兩根進(jìn)水管入口處侵蝕非常嚴(yán)重。如圖所示，其中7層象腳區(qū)侵蝕最為嚴(yán)重，橫向正北偏西14#-15#風(fēng)口下方，正南偏西6#-7#風(fēng)口下方最嚴(yán)重，6#-7#風(fēng)口對應(yīng)位置碳磚殘余量最少為20mm，14#-15#風(fēng)口對應(yīng)位置碳磚殘余量最少為25mm，根據(jù)現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)繪制侵蝕模型整理如下：
2、爐缸澆注及后期侵蝕狀態(tài)評估
爐缸澆注施工周期2019年11月7~12月8日，歷時30天，其中放殘鐵扒爐清理15天，澆注5天，噴涂2天，其他工作2天，烘爐6天。
具體爐缸澆注方案經(jīng)過華西科技工程專家和沙鋼工程師充分討論后，最終確定如下：
■對風(fēng)口帶、爐缸爐底、修復(fù)碳磚部分分別使用風(fēng)口帶澆注料、爐缸澆注料、高導(dǎo)熱澆注料進(jìn)行設(shè)計。
■分成6段進(jìn)行澆注，爐底兩層厚度800mm，扒渣門以上側(cè)壁厚度350mm，扒渣門側(cè)壁厚度為700mm。形成高爐內(nèi)襯如右圖：（具體澆注細(xì)節(jié)略）
四、爐缸澆注后生產(chǎn)簡析
高爐在澆注后，爐缸水溫差進(jìn)入比較良好的受控狀態(tài)，長期穩(wěn)定在0.3℃左右，熱流強(qiáng)度在5000 Kcal/㎡.h以下，扒渣門溫度也總體良好。由于爐體安全受控、爐型恢復(fù)良好，高爐風(fēng)量富氧使用水平均大幅度提升，生產(chǎn)指標(biāo)刷新歷史最好水平，燃料比520㎏，最高月平均日產(chǎn)接近4000噸。
高爐冷卻方式的改變：考慮多座高爐拆除后發(fā)現(xiàn)爐底侵蝕非常少，更多是爐缸環(huán)碳，象腳區(qū)域，所以適當(dāng)降低爐底冷卻水量，由350m³/小時減到300m³/小時，以期望形成鍋底式侵蝕，從而減緩爐缸側(cè)壁侵蝕。
爐缸澆注生產(chǎn)后，直到2022年3月停爐，爐缸溫度整體較平穩(wěn)，最高點(diǎn)標(biāo)高7.64m, TE6107-4A5電偶溫度一直穩(wěn)定在250℃以內(nèi)，水溫差最高0.2℃，熱強(qiáng)度5000K cal/m2*h以下，按照煉鐵廠爐體管理制度管控級別來分，屬于安全范圍。
五、停爐后對澆注料侵蝕情況調(diào)查
時至2022年3月26日，因?yàn)楫a(chǎn)能政策需求，4號爐安排停爐，中修后生產(chǎn)了2年4個月。因?yàn)槭瞧茐氖讲鸪绞?，所以對總體侵蝕狀態(tài)還原增加了較大難度。但是停爐前整體水溫差及各層溫度比較正常。結(jié)合拆除下來的各部位的殘留耐材進(jìn)行測量，分析推斷如下;
◆爐底殘澆注料留厚度通過測量為550mm，原始厚度800mm，侵蝕了250mm。
◆扒渣門以上，側(cè)壁澆注料殘留厚度200~300mm不等，原始厚度350mm。
◆象腳區(qū)澆注料殘留厚度為550mm，原始厚度700mm。
◆由此還原高爐澆注料侵蝕圖，如下所示，天藍(lán)色線為侵蝕。
六、總結(jié)
1、高爐爐體安全是所有高爐操作管理者的首要任務(wù)，要結(jié)合原料情況、生產(chǎn)強(qiáng)化程度選擇合理的冷卻制度和送風(fēng)制度，最終形成合理的侵蝕狀態(tài)。
2、高爐后期的護(hù)爐工作尤為重要，沙鋼更多高爐是采用了提前、少量、長期的護(hù)爐方式，確保了爐體安全總體受控。
3、高爐中心氣流是否活躍對爐體安全至關(guān)重要，不建議輕易采取發(fā)展邊緣操作制度。
4、華西科技爐缸整體澆注技術(shù)（專利號：ZL201610353176.4）是一種快速修復(fù)高爐爐缸及陶瓷杯的方式，目前得到廣泛認(rèn)可。
5、沙鋼4#高爐中修前侵蝕狀態(tài)比較嚴(yán)重，局部區(qū)域已經(jīng)達(dá)到警戒溫差和熱流水平，幸好及時中修澆注。爐底、爐缸澆注料在使用2年4個月后，侵蝕狀態(tài)總體良好，如果沒有拆除，按照當(dāng)前侵蝕狀態(tài)，預(yù)計可以用到3~4年，超預(yù)期使用年限。
參考文獻(xiàn)：沙鋼集團(tuán)《沙鋼4#高爐爐缸侵蝕狀態(tài)分析》
