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，后因為產能政策需求，于2022年安排停爐。沙鋼集團就4#高爐中修項目作了分析報告。
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，投產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，鋅負荷最高達到1.8㎏/t，加上長期使用水熄焦，高爐頂溫不足，排鋅能力差，導致高爐結厚嚴重，高爐爐型遭到破壞，高爐逼迫強烈發(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 到 0.7℃ ， 熱 流 強 度 達 到12785.3Kcal/m2.h ，爐皮溫度達到55℃。高爐先后采取加釩鈦礦、縮小風口面積、控制冶強、堵風口等護爐措施。
據(jù)業(yè)內統(tǒng)計，華西爐缸整體澆注技術已經成為快速修復高爐的首選方案，沙鋼在新技術的運用上當仁不讓，勇做新時代科技創(chuàng)新排頭兵。于2019年對4號爐實施爐缸澆注，由河南華西科技集團承接。后因政策需要，在使用2年4個月后停爐，經過現(xiàn)場測量，爐缸侵蝕狀態(tài)良好，超預期目標。
華西爐缸整體澆注技術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(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，達到傳熱平衡，保護爐襯安全，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，高爐侵蝕比較嚴重，且呈不規(guī)則侵蝕，主要是高爐爐底兩根進水管入口處侵蝕非常嚴重。如圖所示，其中7層象腳區(qū)侵蝕最為嚴重，橫向正北偏西14#-15#風口下方，正南偏西6#-7#風口下方最嚴重，6#-7#風口對應位置碳磚殘余量最少為20mm，14#-15#風口對應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：
■對風口帶、爐缸爐底、修復碳磚部分分別使用風口帶澆注料、爐缸澆注料、高導熱澆注料進行設計。
■分成6段進行澆注，爐底兩層厚度800mm，扒渣門以上側壁厚度350mm，扒渣門側壁厚度為700mm。形成高爐內襯如右圖：（具體澆注細節(jié)略）
四、爐缸澆注后生產簡析
高爐在澆注后，爐缸水溫差進入比較良好的受控狀態(tài)，長期穩(wěn)定在0.3℃左右，熱流強度在5000 Kcal/㎡.h以下，扒渣門溫度也總體良好。由于爐體安全受控、爐型恢復良好，高爐風量富氧使用水平均大幅度提升，生產指標刷新歷史最好水平，燃料比520㎏，最高月平均日產接近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，從而減緩爐缸側壁侵蝕。
爐缸澆注生產后，直到2022年3月停爐，爐缸溫度整體較平穩(wěn)，最高點標高7.64m, TE6107-4A5電偶溫度一直穩(wěn)定在250℃以內，水溫差最高0.2℃，熱強度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查
時至2022年3月26日，因為產能政策需求，4號爐安排停爐，中修后生產了2年4個月。因為是破壞式拆除方式，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。結合拆除下來的各部位的殘留耐材進行測量，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，天藍色線為侵蝕。
六、總結
1、高爐爐體安全是所有高爐操作管理者的首要任務，要結合原料情況、生產強化程度選擇合理的冷卻制度和送風制度，最終形成合理的侵蝕狀態(tài)。
2、高爐后期的護爐工作尤為重要，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（專利號：ZL201610353176.4）是一種快速修復高爐爐缸及陶瓷杯的方式，目前得到廣泛認可。
5、沙鋼4#高爐中修前侵蝕狀態(tài)比較嚴重，局部區(qū)域已經達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，按照當前侵蝕狀態(tài)，預計可以用到3~4年，超預期使用年限。
參考文獻：沙鋼集團《沙鋼4#高爐爐缸侵蝕狀態(tài)分析》
