张洪海
（河钢宣钢炼铁厂）
摘要：高炉长寿是一项系统工程。宣钢4#高炉采取合理设计、严格施工、高炉精细操作、管控有害元素、炉体维护等技术措施后，一代高炉寿命已经达到了10年8个月，达到了预期的长寿目标。现正在步入大型高炉长寿的先进行列。
关键词：高炉；长寿；高炉操作；炉体维护
1、前言
随着钢铁业的不断发展，高炉长寿不仅能节约高额的大修费用，改善高炉技术经济指标，增加生铁产量，而且能充分发挥铁前工序的设备能力，提高整个企业的经济效益。因此，炼铁工作者越来越重视高炉长寿效益和高炉长寿的研究，实现钢铁联合企业的高效化、连续化和连续化得以正常有序进行。国外高炉在长寿方面处于先进水平，高炉寿命大多数在10至15年之间，部分高炉寿命超过了15年。我国大多数高炉的寿命都在6至8年之间，与国外高炉有很大的差距。我国从八十年代以来重视高炉的长寿化研究。
宣钢4#高炉有效容积1800m3，于2005年10月24日建成投产，截止2016年7月份已经生产了10年9个月，生铁产量总计1609.18万吨，单位炉容生铁产量8940t/m3。目前还在生产，炉缸炭砖温度200℃~250℃，高炉寿命有望进一步延长。
2、长寿化设计及施工
宣钢4#高炉以“先进、长寿、经济、环保”为设计原则，主要特点是大炉缸、加深死铁层、适当矮胖、减小炉身和炉腹角。炉缸高度4300mm，炉缸容积占高炉有效容积的18.75%，保证风口前有足够的风口回旋区，有利于煤粉的充分燃烧及改善高炉下部中心焦的透气(液)性，有利于改善气体动力学条件。死铁层深度2143mm，死铁层深度占炉缸直径的21.43%，减轻铁水环流造成的“象脚”状异常侵蚀，提高炉缸、炉底寿命。为适应宣钢原燃料条件，炉型适度矮胖，高径比2.41，适当减小炉腹角，有利于炉内煤气流均匀分布，延缓对炉腹、炉腰冷却壁的冲刷、损坏，延长炉体寿命。
宣钢4#高炉采用陶瓷杯炭砖水冷炉底、炉缸结构。炉底下部砌筑一层石墨炭砖、三层半石墨炭砖，炉底上部砌筑微孔炭砖，炉缸外侧环砌炭砖，炉缸内为陶瓷杯结构。铁口区域和铁口以下的杯壁厚度逐渐增厚,并与陶瓷垫形成平滑过渡的“锅底”型热面,风口区域采用与陶瓷杯壁相同材质的单元式大块风口组合砖。在陶瓷杯、风口组合砖内衬结构中采用了膨胀垫、缓冲密闭层、结构密闭等技术。
冷却系统采用软水密闭循环冷却冷却。
施工质量是高炉长寿至关重要的一环，主要是要加强施工质量的监督和管理，制定一系列比较完善的施工质量标准，尤其是高炉炉缸的耐火材料制造、砌筑，对其施工后耐火材料的砖缝要求很严，否则生产中铁水容易渗透，并造成耐火材料的侵蚀、上浮，导致高炉寿命的降低。
3、高炉长期稳定顺行技术
高炉有了合理的设计和严格的施工以后，能否达到设计要求的寿命，取决于高炉操作管理、维护水平。根据宣钢高炉原燃料特点、冶炼条件和炉型，宣钢4#高炉经过不断地探索与研究，合理调剂，稳定中心，控制边缘，管控有害元素，高炉顺行状态得到了显著改善，实现了高炉长期稳定顺行，为高炉长寿创造了有利条件，同时改善了技术经济指标。
3.1缩小风口面积,提高鼓风动能
风口面积由0.2904m2缩小至现在的0.2793m2，实际风速由250～260m/s提高到260～270m/s，鼓风动能由100～110kJ/s提高到115～125kJ/s。随着鼓风动能提高，回旋区扩大，并向炉缸中心延伸，改善了死焦堆的透液性，提高了炉缸活跃度，铁水从炉缸死料柱下方通过，减轻了铁水环流对炉缸侧壁的冲刷侵蚀，延长了高炉寿命。
3.2稳定中心，控制边缘
煤气分布影响高炉稳定顺行、节能降耗、长寿等方面。合理煤气分布的目标是，炉况的稳定顺行，煤气利用率较高，有利于高炉长寿。宣钢4#高炉的操作方针是稳定中心，控制边缘。在下部调剂日趋合理的条件下，扩大矿批，稳定气流分布，逐步将矿角外移，增加边缘矿角圈数，提高边缘矿焦比例，适当缩小中心焦角度，维持一定的中心焦圈数，形成了倒“V”型软融带，降低炉体热负荷，提高了煤气利用率。
3.3高炉操作技术管理
加强入炉原燃料管理，保持高料位，降低入炉含粉。维持入炉原燃料结构的稳定，尽量减少原燃料结构的调整次数和幅度。从2014年12月后宣钢4#高炉烧结矿配比由67%提高至72%。从货源、进厂验质、配煤、喷吹等环节加强管理，稳定煤粉质量。与有关院校合作，开展炉料熔滴研究，指导高炉操作。
保持合理炉型，建立符合原料条件的炉型温度标准，并通过生产实践对炉型参数进行合理修正，进一步促进炉况稳定顺行程度的改善，坚持标准化操作，维持合理的操作炉型。加强参数控制管理，实施低硅冶炼，[Si]+[Ti]按照0.40%~0.55%控制，稳定风量，稳定综合负荷，稳定炉渣碱度，保证炉缸热量充沛，保持良好的渣铁流动性。高度重视炉缸工作的均匀性、活跃性。在下部调剂中稳定高风温和喷煤量，全开风口、全风量作业，保持较高的鼓风动能，促进炉缸全面均匀活跃。制定炉缸工作活跃性、炉况稳定性、煤气流合理性、炉型管理的判别标准，细化高炉操作。
3.4加强铁口维护
维护好铁口，出尽渣铁直接关系到高炉的强化及长寿。铁口过深时铁水对炉底冲击大，炉底侵蚀会加快；铁口过浅则渣铁出不净，对铁口周围冷却壁的安全产生威胁。宣钢4#高炉铁口深度一般维持在2.9m左右。改善炮泥质量，加强铁口维护，避免烧铁口、潮铁口出铁，保证铁口深度合格率，及时出尽渣铁。
4、炉况长期休风快速恢复技术
休风前炉况的稳定顺行是快速恢复的前提和基础。休风前确保炉况顺行良好，煤气流分布合理，炉缸工况良好，炉缸热量充沛，为恢复炉况时煤气流的迅速重建创造条件。各段休风料负荷要与减风、停煤时间对应，各段休风料在规定的时间内到达指定位置，净焦必须到达炉腹、炉腰位置。复风初期，煤气流重建，控制合理的全炉压差，掌握好加风、送煤、开风口，渣铁组织等细节操作，达到炉况快速恢复的目的。
5、有害元素的管控技术
有害元素锌和碱金属对高炉顺行和长寿影响很大。宣钢4#高炉锌负荷低于400g/t(Fe)，碱金属低于3.5kg/t(Fe)。根据高炉对有害元素含量的要求，制定进厂各种原燃料有害元素含量控制范围，从源头上控制有害元素含量。对同一品种不同有害元素含量的物料，在生产中要高低合理搭配，避免造成某一种有害元素含量超过控制范围。跟踪入炉原燃料中的各种有害元素的含量，计算有害元素收支情况，，指导高炉操作，形成定期排碱制度，发现异常时，及时调整高炉原料结构或入烧原料结构。
6、炉体维护技术
炉缸炭砖气隙是影响炉缸有效传热、铁口区域出现侵蚀的重要因素。利用定修机会对炉缸部位开孔检查排气和排水情况，并进行灌浆，及时将炉缸炉墙冷侧可能出现的气隙和煤气通路填充密实。风口漏水及时休风更换，避免炭砖氧化变质。
2013年1月16日位于西铁口下方炉缸碳砖T1493和T1593升高至700℃以上，高炉安全生产受到严重威胁。通过提高炉体冷却水量至3650 m3/h，提高钛负荷至9.5 kg/t(Fe)以上，阶段性堵风口限制冶强，进一步限制有害元素含量等技术措施，炉缸炭砖温度逐步降低至230℃~350℃之间。
7、结语
合理设计和严格施工是高炉长寿的重要环节。高炉建成投产后，高炉长寿是一项维护技术方面的系统工程，最关键的是对煤气流进行有效控制。宣钢4#高炉操作方针坚持以中心为主边缘为辅的上下部调剂，对炉体进行有效维护，对有害元素进行管控，降低炉体热负荷，减轻炉缸环流侵蚀，延长了高炉寿命。