吴 波 李 明 曾 俊
（九江萍钢钢铁有限公司炼铁厂）
摘 要 九江钢铁厂2号高炉因长期高锌负荷、高冶强生产等因素影响，造成炉缸侧壁环形炭砖续产生熔蚀、粉化以及环裂，炭砖温度上升较快。2022年2月11日夜间因环裂后导致侧壁炭砖整块漂浮，炭砖温度在极短时间内从450℃快速上升至910℃。为保障炉缸安全，避免炉缸烧穿的风险，经计划后于3月5日停炉对高炉进行大修，4月1日点火开炉，开炉后炉况恢复顺利，4月5日产量达到3870.11t，全面恢复正常生产。本文对此次停炉和开炉过程进行了分析总结，为今后的高炉大修提供参考。
关键词 大修 停炉 开炉
1 前言
九江钢铁2号高炉于2011年11月建成投产，设计炉容1080m³，配备三座顶燃式热风炉、两台助燃风机（一用一备）和两个出铁场。高炉设计参数见表1。
2022年2月11日21:00左右至2022年2月12日晚班期间，环炭0804-2点、0904-1点、1004-1点等热电偶温度突然大幅度上升，其中1004-1点最高时接近910℃（炭砖脆化温度850℃）。在环炭温度上升的同时，高炉炉缸三层冷却壁水温差也同步骤然上升至2.7℃（最高标准值2.0℃），相应炉壳温度达到77℃左右（最高标准值65℃），均超过重大风险源要求的最高控制标准。鉴于高炉存在烧穿的重大风险，计划对2号高炉进行大修。
2 停炉
2.1 停炉前操作及准备工作
为了顺利降料面停炉，保证休风时炉况顺行，高炉操作采取以下措施：
休风前两个班[Si]：0.5～0.8%，确保铁水温度≥1490℃；实际渣碱度做到 1.05～1.10倍。停止使用杂料，并降低煤比操作。全面检查冷却设备，发现漏水及时处理，风口平台四个方向各备一套工业水水源和两个打水管，以备风口区外喷水。
（2）确定炉顶打水设备、水量正常。炉顶气密箱水路通畅，除尘器充氮气系统氮气管通畅和足够氮气压力。[1]
（3）炉身各层人孔及焊缝封闭严密不能开裂以防漏入空气引起煤气爆炸。冷却设施是否有漏水，有漏水的需关小或关闭。[1]
（4）铁口角度调整为 14°。
（5）高炉在停炉前槽下仓位保持低仓位运行。
2.2 空料线停炉[2]
2022年3月5日20:00 开始下休风料空料面。22:30下第一组休风料，矿批20t，负荷2.6倍，共6批，料线5.33米；23:30下第二组休风料，矿批18t，负荷1.8倍，共8批；5日1:10分开始下120吨盖面焦。2:30分开始减风、氧，4:40分停至富氧。4:42因炉内爆震较大，开1号炉顶放散，切煤气。5:30、6:01各出现一次较大爆震，于6:18休风停炉，共计用时11小时3分（从控料线开始算）。休风后人工测量料线控制18米左右，料面位于炉腰上部位置，达到预期目标并安全停炉。[1]
2.3 放残铁
用直接测量法测量炉缸侧壁鹿皮温度拐点的方法确定残铁口的位置[3]，对应1～2号风口下方，第二层3、4号冷却壁外炉壳，标高6.9m。
2号高炉炉缸直径8000mm（考虑到侵蚀，取8500mm）。按照W＝π·K·（d2/4）·h·γ铁计算残铁量：
W＝π·K·（d2/4）·h·γ铁
＝3.14*0.5*（8.5*8.5/4）*1.7*7
＝338t
考虑到可能的计算误差及铁水罐容积，准备7个装残铁的铁水罐。
残铁沟整体部分已在休风前制作完成，停炉后需要将残铁沟和高炉本体连接，需要先割除炉壳和冷却壁，然后用铁沟料将铁沟和炭砖相连接。6日7:00左右割炉壳和冷却壁，8:56残铁沟完成连接，铺铁沟料。然后用烧氧或者冲钻的方式破坏残余炭砖，钻至炉缸死铁层。12:25放残铁开孔机定位。13:57分开始钻孔，钻至0.8m左右无法动作，经排查处理后仍无效。16:59开始采取人工烧氧，于20:56分烧开（烧入深度2.4m左右），残铁流出；23:29分因铁流小再次烧氧，8日2:30分左右放残铁结束，共放出残铁260t左右。
本次放残铁位置标高选择较合理，烧氧约4h残铁就放出，相比前几次时间缩短较多；开孔机起到一定作用，钻碳砖速度非常快，开孔钻至0.8m后钻不动粘死，主要原因是铅锌太重，若能解决此问题，开孔机能大大节约放残铁时间，降低劳动强度。
以往放残铁烧氧时烟大，人员很难承受。本次采取从炉前出铁场除尘接一根管道到残铁口，提前做好吸尘罩，作业环境大大改善，也是烧氧时间缩短的重要原因。
从放残铁烧氧看，高炉炉缸的铅、锌富集非常严重，整个炉台白烟滚滚。
2.4 打水凉炉
停炉后就开始打水，大约1小时风口即来水。6日7:16人员全部撤离后开始炉顶打水，13:50停止炉顶打水。后期在扒炉口打开后仍利用每次交接班人员撤离时间段进行炉顶打水凉炉。从后面扒炉情况来看，炉缸扒炉料有部分未打透，采取消防车接水管的方式冷却，基本未影响扒炉进度。
从安全角度考虑炉顶打水集中更好，此次采取间隔式打水出现2次大的爆震，当时现场正在开扒炉孔作业，风险较大。建议以后集中打水凉炉时间控制16～24h。
提前准备消防车，以备不时之需打水冷却可以推广。
2.5 清理炉墙结瘤、拆冷却板冷却壁及扒炉
在炉缸残铁放完并打水凉炉后即着手进行炉墙粘结物爆破清除，同步拆除部分冷却壁和冷却板。炉前拆除两机、除尘罩等设备，破除大沟耐材和钢结构。炉基南边和东边开炉壳扒炉口。
自3月8日8:00左右开始截止3月9日16:00，总共拆除冷却壁34块，冷却板27块，炉前设备全部拆除转移，大沟耐材清理大半，炉基南边扒炉口打开，炉身部分开炸瘤孔11个。16:00之后开始组织炉墙炸瘤，至3月10日14:40，共计放炮12响。
3月9日中班开始南边扒炉口开始扒炉，东边残铁口完成2/5左右，继续开，并将地面垫高垫出斜坡方便挖机作业。 至3月10日中班，南边松散炉料基本清理完，共计约380t，内余大块炭砖及残铁焦炭等混合物扒不动。东边扒炉口垫坡完成，扒炉口也开好，露出较大块锅底状残铁边缘部分。后在残铁上打炮眼爆破。11日晚班继续从东边清理松散炉料150t。白班接着开炮眼爆破，如此反复多次，至3月15日晚班完成5层底炭及以上的扒炉工作，1～4层底炭未扒。共计耗时约7天时间，清理出碳砖废料717.82t，渣铁、结瘤及焦炭混合物等扒炉料总共932.98t。
扒炉时发现此次炉缸环炭也是呈明显“象脚”侵蚀，应与高炉长期气流边缘发展，风口区域鼓风动能不足，死焦柱粗大，阻塞铁水排放的自由通道，将铁水挤至炉缸周边，加速铁水环流冲刷有关。[4]
由于我厂入炉原燃料锌负荷较高，2号炉炉墙喷涂层已基本全部脱落，板壁结合的冷却方式造成冷却板凸出的小平台给锌蒸气粉末提供了天然的附着点，使其极易沿冷却板凸出部粘结长大。造成炉墙结瘤较多，开孔炸瘤造成检修时间延长。
此次扒炉遇到的最大困难在处理死铁层和炉底浇筑料，挖机破碎不动，放炮效果又不好，采取将炉底满铺碳砖先炸空，然后在寻找空间炸死铁层和浇筑料，耗时很长。
2.6 炉壳及冷却壁、冷却板和大套及大套法兰恢复
截止扒炉完成时，二层平台炉身下部的炉壳已经利用扒炉间隙安装，炉身部分冷却板、冷却壁也已经逐步安装。3月15日白班开始恢复东边和南边扒炉口炉壳，至16日白班，所有炉壳定位已完成，开始恢复焊缝，同步逐块开冷却壁和冷却板的安装孔。
本次大修共更换冷却壁 104块，其中二层10块，三层12块，四层11块，五层8块，七层2块、九层11块、十层11块、十一层11块、十二层11块、十三层11块、十四层11块、十五层11块、十六层11 块、二十层1块、二十一层1块、二十二层5块、二十三层1块、二十五层6块，总重116.13 t。冷却板拆除、安装134块，总重23.85t。
风口大套拆除、安装5个，大套法兰拆除、安装5个。
炉身冷却壁采取挖补炉壳方式安装，有效避免炉内交叉作业的安全风险，可以有效节约检修时间。
大套法兰只要探伤合格就无需更换，若全部更换可能会造成风口中心线变化，影响后续生产。
2.7 炉内耐材砌筑及炉缸浇注
3月18日中班开始对炉底第四层炭砖开始打磨找平，19日晚班打磨结束。白班10:00左右开始砌筑第五层底炭，中班21:00左右第五层底炭砌筑完成。至3月22日早上7：00左右，第6~16层环形炭砖全部砌筑完成，底炭加环炭全部砌筑完成共计耗时约69h。
砌筑完成之后炉内开始浇注，至3月25日3:30分左右炉缸浇注完成。共计耗时约68.5h。期间炉缸浇注料养护硬化，炉身穿插安装冷却壁。至养护完成，脚手架拆除至3月26日17:00左右。
此次环炭安装先期主要从铁口进料，比从风口进料可大幅节约时间，单葫芦作业的情况下可保证炭砖砌筑不停歇。
2.8 炉身喷涂
炉内脚手架拆除后炉内安装吊盘，炉缸内部铺好彩条布，炉衬清灰，3月27日17:00炉内开始喷涂，截止23:30喷涂完成。3月28日00:30炉内开始清理反弹料，7:00完成清理。
2.9 烘炉导管安装、封板制作、煤气导管安装，泥包制作
安装烘炉导管是为了在烘炉时将热风引向炉底，再由四周向上均匀地加热炉缸的耐火材料衬体及炉墙衬体。
3月28日白班开始安装烘炉导管，并开始焊封板支架和制作煤气导管烘炉导管共16个，“┐”形，烘炉烟气导管直径108mm。从风口运入炉内，在炉内进行焊接；将导管插入风口小套内200mm，按以上布局调整好后焊接在支架上，固定好。详见图1，图2。
29日晚班开始制作泥包。泥包设计以铁口眼为中心向下至底部浇筑的上表面，上至铁口浇筑层上表面。既高度为：2342mm；泥包厚度200mm；泥包的宽度设计为2261mm。
泥包需制作保护墙。保护墙具体见图3。
2.10 热风炉保温
此次大修时热风炉无检修项目，采用烧炉保温的方式确保耐材不受损坏。炉顶使用煤气和助燃空气烧炉保温，烧炉时启动助燃风机，打开煤气总管盲板阀，选择需要烧炉的热风炉，打开烟道阀，开度调整为1/2。煤气压力控制在4～5kPa，助燃风压力控制在3.5～4.0kPa，观察拱顶温度和烟道温度的上升情况，随时调节煤气阀和空气阀开度，选择合理的空煤比，将热风炉拱顶燃烧室温度逐步提升至1250℃左右，当烟道温度烧至400℃时该座热风炉停烧保温。三座热风炉如此循环往复烧炉，保证硅砖温度受控。[5]
当烟道温度上升至400℃时利用图1中新增的4，5，6管道采取反送风的措施强制冷却烟道，所产生废气由热风炉拱顶新增人孔放散口排出。[7]
2.11 本体烘炉、凉炉、试压
烘炉也是炉缸长寿的关键环节[6]，目的是使高炉耐火材料砌体内水分缓慢蒸发，提高砌体整体强度，使整个炉体设备逐渐加热至生产状态。2号高炉自3月29日19:27开始送冷风烘炉，烘炉时间100h，烘炉时先全开混风调节阀、混风切断阀，后小开冷风阀、热风阀（热风阀、冷风阀开度控制可以通过现场手动操作（详见图6），通过调节混风阀、冷风阀开度调节风温进行烘炉。烘炉风量控制1000m3/min以上，但不超过2000m3/min。
2.12 装枕木
炉内烘完炉，凉炉结束后于4月1日日2:30开始装枕木，采用炉缸中心线以下填充散装枕木法开炉。[7]准备好两个滑轨，拆除风口中套后将滑轨伸入炉内，将枕木用滑轨送入炉内，人员不进入炉底，仅仅站立在炉内风口侧。风口区域以枕木遮盖风口为原则，并用骑马钉连接固定。装完枕木，人员撤出后，装好所有风口中套、小套与吹管。此次装枕木于7:00结束，装枕木400根。
3 装料及点火开炉
4月1日8:00开始装料。开炉全炉焦比2.85t/t，正常料焦比：0.80t/t。
正常料碱度1.00，空焦碱度：0.92，矿批：16t料线：1.5m（设定开炉料料线，复风料线根据实际情况而定）。正常料矿批:16t，配比:烧结矿65%+球团矿32%+锰矿3%+硅石0.90t+白云石矿0.85t。
风口选择 ：φ115mm ×450 mm×20个；风口总面积:0.2077m2。
不送风的风口用有水炮泥堵牢，堵风口6个、风口号为：2#、8#、10#、12#、18#、20#；堵后风口面积为：0.1454m2。待装焦炭到风口以上时，边装料边安排堵风口。
4月1日15:58分送风点火，炉况恢复较为顺利，4月4日产量达到3544.99t。4月5日产量3870.11t，全面恢复正常生产。
4 结语
（1）2号高炉上次于2018年大修时采取了浇注料代替刚玉砖制作的陶瓷杯[8]和陶瓷垫，从此次大修停炉后的情况来看，炉缸侧壁的浇注料完全侵蚀消失殆尽，炉底的两层垫层有一层还存在，但存在较多大的裂缝，造成底部最上层的炭砖也产生部分熔蚀的痕迹，分析主要是因为原理中碱金属、锌等含量高造成。从2号炉的情况来分析的话，炉缸整体浇注不利于炉底排出铅锌，对于有害元素负荷偏高的高炉炉缸寿命无益。[9]
（2）在空料线操作时维持较大风量和较高顶压可有效促进降料面进程，特别是初期适当富氧，可达到快速停炉的目的。[10]高炉降料线时控制炉内爆震特别重要。要尽可能减少或杜绝炉内爆震，关键是要控制好煤气成分，要求H2＜10%，O2＜1.0%，其中O2含量关系到整个煤气管网的安全，尤为重要。
（3）板壁结合的冷却方式，冷却板极易损害，凸出的冷却板在高锌负荷冶炼的情况下极易造成结瘤，且难以消除。
（4）此次大修开炉时采用埋氧枪的方式开铁口，快速加热炉缸，对复风后快速恢复风量、氧量，及快速降硅都有较大的好处，值得推广。
（5）开炉制作的临时铁沟必须要提前烤干，避免出铁时打炮、铁水上岸等事故。
（6）现在开炉料选择和开炉炉内操作都很成熟，开炉的关键在于炉外的生产组织。纵观本次开炉全过程，渣铁流动性很好，员工劳动强度非常低，总体说来，本次开炉较为成功。
5 参考文献
[1] 李明，彭秋生．九钢4号高炉大修停炉实践[J]．福建冶金，2018，60（3）：25-31．
[2] 周传典.高炉炼铁生产技术手册[M].北京：冶金工业出版社，1999.
[3] 丁英杰，杨军昌．长钢8号高炉大修放残铁实践[J]．山西冶金，2012，36（3）：24-26．
[4] 张福明，程树森．现代高炉长寿技术[M]．北京：冶金工业出版社，2012．
[5] 李明，姚亮．九钢4号高炉硅砖热风炉保温实践[J]．江西冶金，2017，37（6）：13-16．
[6] 邹忠平，郭宪臻．高炉炉缸长寿探讨[J]．中国冶金，2013，23(6)：7-13．
[7] 尤石，曹海，陶玲．马钢2号高炉大修开炉达产实践[J]．安徽冶金科技职业学院学报，2018，28（2）：23-25．
[8] 方明新．现代炉底炉缸设计探讨[J]．炼铁，2012，31(4)：16-21．
[9] 邱道钦，范川泽．新型浇注炉缸在罗源闽光1号高炉的应用[J]．福建冶金，2019，61（4）：17-20．
[10] 邹德胜，魏凯.高炉空料线停炉实践[J]．金属世界，2017，38(1)：38-40．
