首秦薄壁炉衬高炉冶炼规律 研究报告
首钢总工室 首钢技术研究院 秦皇岛首秦金属材料有限公司
2008年9月11日
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研究报告主要内容

前言 高炉炉体冷却结构设计 高炉生产运行情况

1#高炉生产运行情况 2#高炉生产运行情况 冷却制度 煤气分布

薄壁炉衬结构下高炉操作技术的关注方向
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二、高炉生产运行情况
2.2.3 冷却强度控制过大


首秦二号高炉开炉到 07年4月，4-15段软水流量一直 稳 定 在 3000-3200 m3/h ， 软 水 流 速 为 1.972.10m/s，基本上不作调整，当然计划检修和长时间 休风时要降流量的，炉况恢复全风也随之恢复。主要 是3-4月间原燃料条件恶化，造成炉况顺行差，4月份 风量严重下降（1-3月平均风量为3600 m3/min左右， 4月份平均为3319 m3/min），边沿热负荷已显不足， 这时，软水流量和流速都相对偏大，考虑两座高炉冷 却壁管间距的差别，冷却强度显著偏高。 与首钢 2# 高炉相比，首秦 2# 高炉冷却壁管内径明显 偏大，管间距明显偏小（见表7）。
3.33 2.41 2.14 2.51 2.91 3.85 2.68 2.43 2.76 11.5 13.73 14.6 15.8 18.38 18.66 17.75 17.9 17.24 68.67% 65.87% 59.67% 44.41% 52.42% 66.13% 60.13% 32.84% 52.39%
表1 首秦1#高炉炉体冷却壁及炉衬设计参数
应用部位 炉底、炉缸 （1～4段） 风口区 （5段） 炉腹 （6～7段） 炉腰 （8段） 炉身下部 （9～11段） 炉身中上部 （12～15段） 炉身上部 （16段） 结构形式 光面冷却壁 光面冷却壁 冷却壁材 质 灰铸铁 灰铸铁 壁体厚度 镶砖厚度 喷注料厚度 (mm) (mm) (mm) 170 170 340 340 340 265 ---150 150 150 150 ---180 180 180 180 --
2005年和2006年，在原燃料条件逐步改善前提下，充分 利用薄壁炉衬炉型稳定、易接受强化措施的优势，从以 下几个方面探索其冶炼规律： （1）送风制度方面：逐步扩大风口面积，提高风量和鼓 风动能（实际风速按 230-250m/s控制），且随着喷煤量 达到150kg/t以上，富氧率由不足1.0%逐步增加到1.5%；
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一、高炉炉体冷却结构设计

镶砖的材质：第六、七段采用SIALON结合SiC砖镶嵌， 第八至十一段采用 Si3N4 结合SiC 砖镶嵌，炉身中、上 部第十二段至十五段采用磷酸浸渍的高密度粘土砖镶 嵌。为防止高炉开炉时氧化及炉料落下时的撞击，镶 砖内面采用喷涂料进行喷涂保护。 1#高炉炉从炉腹以上各段冷却壁镶砖内面采用喷注料 保护，厚度为180mm；2#高炉炉腹、炉腰及炉身下 部采用烧成微孔铝碳砖与高密度粘土砖交替砌筑，其 余以上各段冷却壁镶砖内面采用喷注料保护，厚度为 224mm。
Std
0.55 0.56 0.59 0.6 0.59 0.58 0.58 0.6 0.59
强度
83.54 83.65 85.73 84.64 86.04 84.77 84.56 84.26 84.92

耐磨
6.77 6.84 6.48 7.17 7.06 6.88 6.96 6.84 6.9
< 25mm 40～25mm 综合合格率
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二、高炉生产运行情况
表6 焦炭质量变化情况
日期
05年 06年 2007.01 2007.02 2007.03 2007.04 2007.05 2005.06 07年上半年
Ad
11.66 11.42 11.64 11.54 11.66 11.62 11.69 11.95 11.69
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二、高炉生产运行情况
表7 首秦高炉与首钢高炉冷却壁管间距和管内径对比
首秦 1#高炉 首秦 2#高炉 首钢 2#高炉 1200m 3 1780m 3 1780m 3 管间 管内 管间 管内 管间 管内 炉体部位 距mm 径mm 距mm 径mm 距mm 径mm 炉腰 7段 240 58 215 58 240 48 8段 250 58 215 58 250 48 炉身 9段 240 58 220 58 240 48 10段 230 58 205 58 230 48 11段 220 58 195 58 220 48 12段 210 58 185 58 210 48 13段 200 58 175 58 200 48 14段 190 58 165 58 190 48 15段 180 58 155 58 180 48 有效容积 首钢 1#高炉 2536m 3 管间 管内 距mm 径mm 150 48 160 48 160 48 155 48 240 48 230 48 210 48 200 48 190 48
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二、高炉生产运行情况
（ 2 ）装料制度方面：积极疏导中心，引导煤气流适当向 中心发展，边沿也不过分抑制，保持中心和边沿煤气顺 畅； （3）热制度方面：随着焦炭负荷达到 5.50以上水平，[Si] 由 0.45-0.75% 逐 步 过 渡 到 0.30-0.45% 范 围 ， 风 温 稳 定 1200℃以上，保证了铁水物理热充足，铁水温度保持在 1470-1510℃的较高水平，炉缸活跃，适应能力增强 ； （4）炉体维护方面：除2005年3月出现两根水箱管烧坏外 （其烧坏原因主要为施工安装时不到位，人工打磨处理 后露出水管所致），未再发生水箱管烧坏现象。 以上基本制度的长时间稳定 ，取得了单月焦比 278.87 kg/t（2006年5月）、27个月不坏风口的优异成绩。
炉底、炉缸(1～4段） 光面冷却壁 风口区 （5段） 炉腹 （6段） 炉腰 （7段） 炉身下部 （8段） 炉身中下部 （9～11段） 炉身中上部 （12～15段） 炉身上部 （16段） 光面冷却壁 铜冷却壁 铜冷却壁 铜冷却壁
双排管冷却壁 球墨铸铁 单排管冷却壁 球墨铸铁 倒扣冷却壁 球墨铸铁
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二、高炉生产运行情况
2.1 1#高炉生产运行情况
表3 首秦1#高炉2004～2006年主要指标完成情况
项 目 设计指标 利用系数， 2.2 t/(m3·d) 入炉矿品位，% 59.5 生矿比，% 10 入炉焦比，kg/t 350 煤比， kg/t 150 焦丁， kg/t 20 综合焦比，kg/t 470 燃料比， kg/t 520 综合冶炼强度， 1.08 t/(m3·d) 富氧率，% 1.5 风温，℃ 1200 顶压，MPa 0.15 顶温，℃ 150～ 渣量，kg/t 350 焦炭负荷，t/t -休风率，% -2004年 1.92 59.66 8 452 51 26.95 517 530 1.02 -943 0.123 170 362 3.826 3.636 2005年 2.427 60.21 15.4 346 134 15.39 465 495 1.11 1 1154 0.162 203 300 4.572 1.614 2006年 2.434 60.28 16.8 296 183 12.4 454 492 1.1 1.15 1227 0.164 192 237 5.599 1.902
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二、高炉生产运行情况
2.2 2#高炉生产运行状况

2# 高炉开炉非常顺利，三天内达到设计产量目标， 当月完成焦比为 349.39kg/t ，当月最高焦炭负荷达 到5.50，取得了快速强化的好成绩。良好的顺行局面 延续到 2007 年 2 月份，之后的 3-7 月， 2# 高炉炉况 基本处于异常波动阶段，影响高炉顺行的一个主要原 因是炉墙上部的多次结厚，而炉墙的结厚与薄壁炉衬 及铜冷却壁的冷却结构设计密切相关，关于结厚的具 体原因分析如下：
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二、高炉生产运行情况

1#高炉开炉投产前四个月受烧结矿质量影响，产量、指 标均没有较大提升，之后高炉开始全面达产，焦炭负荷 加到 4.0 以上，利用系数达到 2.2t/m3·d的设计能力， 但430kg/t的焦比、10%的生矿比例，远远达不到“节能 降耗”要求，高炉潜力并没有得到发挥。
二、高炉生产运行情况
2.2.2 入炉原燃料粉末含量大

烧结矿粉末偏多和焦炭粒度差，是炉墙上部结厚的重 要原因之一。 2007 年上半年烧结矿 <16mm 小粒级 比例情况和焦炭粉末情况分别如表5和表6所示：
表5 2007年上半年入炉烧结矿粒度变化情况
月.日 2.26 3.06 3.01 3.14 3.14 3.22 <16mm % 取样位置 87.67 14# 87.49 14# 94.22 14# 52.69 14# 60.31 12# 65.81 14# 月.日 3.22 5.14 5.14 6.04 6.04 6.15 <16mm % 72.69 57.09 85.59 41.11 82.39 36.55 取样位置 12# 14# 12# 14# 13# 14#
双排管冷却壁 球墨铸铁 双排管冷却壁 球墨铸铁 双排管冷却壁 球墨铸铁 单排管冷却壁 球墨铸铁 倒扣冷却壁 球墨铸铁
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一、高炉炉体冷却结构设计
表2 首秦2#高炉炉体冷却壁及炉衬设计参数
应用部位 结构形式 冷却壁材 壁体厚度 镶砖厚度 喷注料厚度 质 (mm) (mm) (mm) 灰铸铁 灰铸铁 铸铜 铸铜 铸铜 170 170 170 170 170 265 265 ---380 380 380 150 150 ------224 224 --