武钢1号高炉大修破损调查及技术改造

　　l大修前的状况来未进行过重大技术改造，装备水平低。1号高炉大修前有效容积1 386m3，炉缸直径8.2m.16个风口，2个渣口，1个铁口，高径比为，2.839，斜赞料车上料，双钟炉顶，炉体设10段冷却壁并采用工业水开路冷却，配备3座考贝式热风炉。1号高炉第二代炉役于1978年2月16日开炉，1999年5月14日停炉历时20. 5年，产铁15463354t，单位炉容产铁11157t/m3.1号高炉第二代炉役*后一次中修后，炉体内衬结构情况为：炉缸炭砖：炉腹高铝砖；炉身下部五六段冷却壁处SN「SiC砖，六七段冷却壁处微孔修回日期：2000―08―25联系人：杨志隶篼级工程师14S0U83）湖北省武汉市武汉钢铁（集）公司技术部炭砖；炉身中部八九段冷却壁处为浸磷酸粘土砖；炉身上部为粘土砖。1号高炉中修后于1995年10月开炉，运行近4年半后，于1999年5月14日停炉，共产铁300.78万t，其间经历了全厂4座高炉和5座高炉同时生产的过程，当原燃料、渣铁罐、鼓风富氧等生产条件紧张时，1号高炉均作为调剂炉。另外，1号高炉生产还存在以下问题：热风炉40多年未大修，属超期服役，风温水平低；煤粉制备能力小，喷吹设备落后，喷煤量受限制；炉顶双钟布料调节手段少，布料效果差。上述不利因素，严重制约了1号高炉操作参数的优化和技术经济指标的改善〔见表1）。

　　与1号高炉配套的1号烧结机属50年代设备。工艺落后，生产的烧结矿质量较差。转鼓指数为65%68%.人炉粉未（< 5mm）大于8%.1号高炉使用的焦炭较杂。

　　表1 1号高炉中修后几年的技术经济指标年份平均日产利用系数t/（m3煤比风温休风率尤其是在5座高炉同时生产阶段，除由装备较差的14号焦炉供焦外，还大量补充外购焦和库存焦（其成分波动大，强度差，M4.仅74%）。1号高炉由于原燃料条件和工艺装备水平均较差，导致风量长期偏少，被迫采用发展边缘的操作制度；同时，因原料中碱负荷高（达57kg/t铁）、耐火材料档次不高、冷却水质差且冷却强度不够等原因，导致高炉炉体冷却壁等设备损坏严重（见表2）。

　　表2199S1999年1号高炉原燃料条件及风口、冷却壁破损情况年份焦炭转鼓，％Mw补充焦使用总量，t外购焦量外购焦比例，％烧结矿转鼓指数，％损坏风口个风量损坏冷却壁块1999年1号高炉进人一代炉役末期，高炉设备严重老化，热风炉炉皮鼓包，上料斜桥腐蚀严重并发生偏移，高炉炉身七八段冷却壁处的炉皮经常开裂，造成高炉频繁减风、休风。2月13日炉顶压力由0.135MPa降至0.100MPa，l号高炉被列为特护炉，进行24h监测特护。3月份八段冷却壁的炉皮开裂，加之上料斜桥腐蚀加剧，高炉的安全生产受到严重威胁，月底将炉顶压力进一步降至2炉体破损调查情况1号高炉停炉后，随后进行了炉体破损调查。这次破损调查与拆炉同步进行，拆一层调查一层，基本查明了高炉炉内有害元素对高炉炉衬的侵蚀破坏情况，炉衬侵蚀状况如所示。

　　2.1炉身上部砖衬炉喉钢砖下沿1m以内的砖衬基本完好，仅侵蚀2040mm，砖衬表面粘结物较薄，多为灰棕色，部分可见灰绿色，经分析其化学成分主要为K2C（〕3和ZnO，并有少量氧化物夹杂，其碱金属及ZnO的含量为K2018.十段冷却壁上1m处砖衬基本保持完整，仅侵蚀2540mm，砖衬表面仅有23mm厚的粘结物，多为灰褐色，经分析其伟学成分主要为钾霞石化合物，其碱金属友ZnO的含量为Kz9.9%、Na20.79%，ZnOl.46%.>冷却壁（板）及其前端砖衬十段冷却壁前砖衬全部脱落，16号风口与铁口之间和4、5号风口之间上方各有3块冷却壁被烧掉，其余部位冷却壁表面均有不同程度的裂纹。九段冷却壁前砖衬全部脱落，15号风口上方有2块冷却壁断裂，14号风口与渣口之间上方有1块冷却壁断裂，18号风口及1号与相邻的16号风口间的上方的冷却壁全部脱落，整段冷却壁仅残存16块，且都有不同程度的烧损。八段冷却壁前浸磷酸高铝砖均被侵蚀，仅存5070mm厚，砖衬表面有一定量的渣皮，经分析其化学成分主要为K2C03、无定形碳、碎焦与被侵蚀的残砖的结合体，碱金属及ZnO的含量为K"3.04%、Na200.049%、Zn0.035%.七段冷却壁前铝炭砖全部脱落，冷却壁表面有少量沉积物，经分析其化学成分为K2C03、沉积碳与硅酸盐混合物，碱金属及ZnO的含量为K212. 12%.六段冷却壁前Si3N4-SiC砖较为完好，被侵蚀约80100mm厚，砖前端有一层较厚的渣皮，渣皮的主要成分为Zn0、K2C03、无定形碳、焦粉等，碱金，属及ZnO的含量为K20 2.82%、Naz（〕0.34%、Zn32.98%.五段冷却板前砖衬完全被侵蚀，其表面仅残留有1 20mm厚的渣皮，渣皮的化学成分主要为无定形碳、K2C03、硅酸盐渣及少量的ZnO，碱金属及ZnO的含量为K24.炉缸高铝砖。风口下沿有明显的小块焦炭堆积物，其厚度约为600800mm，堆积物大致可分为3层：靠近被侵蚀的高铝砖处是无定形碳与渣铁的混合物；向炉内侧是一层大约300400mm厚的小焦块；再向炉内侧为渣皮与小块焦混合堆积物。大约300400mm厚。堆积物的形成是由于1号高炉大量使用质量较差的外购焦和库存焦造成的，它导致高炉风量长期偏低，强化冶炼难以进行。风口上下沿高铝砖被碱金属侵蚀严重，残存厚度仅300400mm，砖前端多被炉渣侵蚀，距炉皮250mm处的砖衬被碱侵蚀且分裂成数片，其宽度约为5070mm.被碱金属侵蚀的砖衬色黑疏松，放置在空气中则潮解为乳黄色且发粘。残砖前渣皮成分多为钾霞石化合物、无定形碳、k2co3，碱金属侵蚀环逢带的主要成分为K2C03、无定形碳、钾霞石化合物及ZnO，化学分析见表3.表3风口上下渣皮、环缝及组合砖化学分析，％试样3号风口上下渣皮3号风口上方环缝5号风口上下渣皮5号风口上方环缝13号风口上下渣皮风口组合砖炭砖。碱金属侵蚀完风口下沿的高铝砖后继续向下延伸促使炭砖断裂。在开裂裂缝中，炭砖疏松，基本成粉末状。环状裂缝由上向下从第1层炭砖一直延伸至第7层，距离炉壳大约400700mm，裂缝填充物的碱金属与ZnO含量见表4.表4炭砖环缝充填物碱金属及ZnO的含量，％试样第1层炭砖环缝第2层炭砖环缝第3层炭砖环缝第4层炭砖环缝第5层炭砖环缝第6层炭砖环缝第7昆炭砖环缝在垂直于风口*前端正下方（距炉壳600800mm处）有一较宽裂缝，分析原因可能是因风口损坏严重，大量漏水，使炭砖侵蚀而形成的。此裂缝被渣铁侵人，从第1层一直侵人到第5层，*宽处达300mm，在1~4号风口、1316号风口区域，裂缝*为严重，78号风口区域仅在第14层可见。在距炉壳100180mm处46号风口和1213号风口区域从第24层炭砖处也发现了裂缝，此裂缝细小，呈“人”字形断裂，断裂缝周边坚固，与碱金属侵蚀环缝截然不同。分析原因系炉缸渣铁环流和大块炭砖冷热端温差大产生热应力作用所致。在调查中同时发现炉缸炭砖被渣铁侵蚀严重，其侵蚀状态如中所示。

　　2.4炉底（1）高铝砖。炉底高铝砖立砌3层。在调查中发现从4号风口经铁口至13号风口下方区域的高铝砖均被侵蚀。高铝砖下面立砌炭砖由炉壳向内1.5m处被铁水侵蚀20100mm，由此处逐步向炉底中心残存有高铝砖，在以300500mm为半径的不规则圆环范围内，高绍砖残留380420mm厚不等。

　　按顺时针方向从413号风口区域内，炉底环宠炭砖前的高招砖保留有38Q420mm厚，但再向炉内侵浊状态与铁口区侵蚀状态相似。

　　C2）立砌炭砖。因高炉强化冶炼程度较低，炉底立宠炭砖侵蚀不太严重，距炉壳1.2.5m处被侵蚀20100mm.整个炉底炭砖无环裂，仅在第1层立砌炭砖上层砌缝中有约r2mm厚的金属铁填充物，镜下与x光鉴定结果表明，此填充物成分为oFe、7Fe、FeC和石墨混合体，立砌炭砖之下的平*砌炭砖完整无损。

　　2.5其他部位（1）炉顶煤气上升管。煤气上升管人孔中的沉积物多沿管壁呈纵向粘结。表面为灰褐色，结晶较好的为灰绿色。粘结物断口为贝40号下部拱起。钢砖表面烧损严重，均有沉8积物，显微分析表明其成分基本是无定形碳和氧化铁皮。

　　3大修改造情况为了适应武钢整体规模（炼铁产量800 820万O的发展，解决炼铁能力偏低的矛盾，改变1号高炉技术经济指标落后的状况，公司决定对1号高炉进行扩容大修改造。

　　3.1优化高炉炉型设计这次大修高炉容积由1 386m3扩大到2200m3，炉型向矮胖方向发展，高径比由原来的2.839缩小到2.4f）6，炉腹角a为81*38\炉身角P为83°47'.取消原来的8根炉缸支柱，新建16mX 16m炉体大框架，布置26个风口，取消渣口。设2个铁口，炉缸死铁层深度由原来的1. 661m加深到2. 3.2采用配套长寿技木（1）炉体冷却设备采用全冷却壁形式。

　　炉体共设16段冷却壁，一三段为低铬铸铁光面冷却壁，四六、九十二段为力学性能较好的球墨铸铁冷却壁，在热负荷*大的炉腰和炉身下部七八段采用铜冷却壁。过去1号篼炉冷却壁仅至炉身中部，*上面两层（九、十段）设有托砖凸台，本次大修对炉腰、炉腹、炉身冷却壁形式作了较大改进全部设有燕尾槽，并进行镶砖法安装，以固定炉体耐火内衬1（2）改进炉体内衬材质。根据以往经验和本次大修破损调查结果。对内衬材质作了较大改进。炉底中心砌筑2层1.2m厚、透气度低、铁水熔浊指数低、导热系数高、抗碱性好的半石墨炭砖，上面确2层400mm厚的高铝砖，炉底、炉缸异常侵蚀区采用微孔炭砖。铁口通道采用硅线石砖。风口区为复合棕刚玉组合砖。炉腹采用赛隆结合刚玉砖，炉膜及炉身下部采用Sl3NrSK：砖，炉身中部及上部采用浸磷酸粘土砖。至于炉衬厚度及砌筑方式则作了更大的创新，尤其是炉腰、炉身部位，采用镶砖方式砌筑，厚度大大减薄（炉鹿由1035mm减薄至270mm.炉身。1由920mm减薄至805mm，实际镶砖厚度仅150mm），基本接近高炉实际操作炉型。

　　采用软水密闭循环冷却系统。武钢5号高炉软水密闭循环冷却系统是1990年从卢森堡PW公司引进的，经过9年的生产检验，证实该项技术是可靠的，完全可以实现10年的长寿目标。为了将使用寿命延长至15年，这次1号高炉大修又从PW公司引进该项技术的*新成果，将篼炉炉底水冷管、炉体冷却壁、风口冷却器3个完全独立分开的系统结合成一个串联在一起，并取消事故水塔的精简、篼效的冷却系统。这样改造之后，可使系统能耗降低25%30%，基建投资降低3.3采用无料钟炉顶布料技术1号高炉炉顶设备原为马基式双钟装料设备，布料手段不灵活，布料效果差，炉顶压力只能维持在。

　　13MPa，大钟寿命短，每年需要更换一次，休风710天，休风率高。为了增强高炉布料的灵活性，控制边缘煤气流，以提高煤气利用率和延长高炉寿命，本次大修改造将钟式炉顶改为了串罐无料钟炉顶。

　　同时，本次大修还将上料斜桥整体更换并抬高10.3m，料车有效容积由9m3扩太至13m3，使矿石*大批重达到47t，焦炭*大批重达到11t. 3.4新建霍戈文高温热风炉1号高炉原配备3座传统内燃式热风炉其内衬结构稳定性差，检修率高，热风温度水平低（1 050C左右），且炉壳已使用40多年。安全隐患大。'为了将1号高炉的风温提高到12001 250C，这次改造异地新建了3座霍戈文高温内燃式热风炉。新建热风炉特征如下：炉壳直径10.悬链线拱顶，眼睛形燃烧室，矩形f效陶瓷燃烧器；七孔格子砖，加热面积90m2/m3；上部高温区耐火材料采用硅砖：采用热风炉废气对高炉煤气和助燃空气进行双预热；热风炉操作制度采用单炉周期循环送风制度，sr二烧一送“；热风炉控制系统具备自动、集中手动、机旁联锁、机旁非联锁四种功能。

　　3.5整体更新炉前系统设备大修后的1号高炉设2个铁口，2个矩形出铁场，取消渣口及上渣口。东出铁场设6个100t铁水罐位，2个300t鱼雷铁水车位和7个渣罐罐位。新增西出铁场，设30/5t（Lk=28.5m）桥式起重机1台；采用摆动流嘴出铁，新增2条铁水罐停放线，可适应320 t混铁车或100 t铁水罐装运铁水；设水平移动渣流嘴，以缩短渣沟长度，减轻炉前工人的劳动强度。东西出铁场均采用DDS型全液压泥炮和具有正打击、逆打击和正反转动功能的电、气动开铁口机；设置半贮铁式浇注料主沟。铁沟、渣沟采用捣打料；在铁口、主沟砂口、东出铁场铁水罐上方、西出铁场摆动流嘴处设置除尘设施。另外，从卢森堡引进了目前世界上*先进的紧凑式、环保型炉渣粒化装置（微型INBA），该装置在1990年武钢5号高炉引进的热INBA装置的基础上作了较大的改进，整体装置更加紧凑，占用场地面积小。该装置的具体特点如下：取消接受槽，炉渣直接落人水箱，即使渣中带有较多铁水也不会发生爆炸，使出铁生产更加安全；由热INBA法改为冷INBA法，使粒化渣质量更好；炉渣作业粒化时产生的蒸气含S少且不从烟囱高空外排，而是由冷凝塔回收密闭循环，这样有利于保护环境；炉前工作量减少，操作、维护费用降低。

　　3.6自动化控制和过程检测系统本次大修高炉i工艺线的槽下、上料主卷扬、无料钟炉顶、出铁场、热风炉、软水密闭循环等的控制设两级计算机自动控制系统，一级机由DTC3000集散系统和PLC系统组成，二级系统由小型计算机组成。1号高炉过程检测手段较为齐全，可实现高炉炉顶煤气成分及温度在线自动分析、冷却壁和冷却水温度高精度检测、炉身静压力测量、槽下焦炭中子测水等功能。（责任编辑刘菁）