魏志江
（河钢宣钢 河北 宣化075100）
摘要：对影响高炉长寿的原因进行了分析并提出了改进措施，以与感兴趣的同行研讨。
关键词：高炉炼铁；操作；管理；高炉长寿；耐火材料；施工；维护；研讨
1 概述
近年来，我国钢铁工业高速发展，钢铁产量高速增长，且随着机械化、智能化新质生产力在高炉炼铁界的广泛应用，炼铁工艺技术得到不断完善和提升，高炉技术经济指标得到很大进步。但是，我国高炉长寿技术发展极不平衡。高炉平均寿命仅是5-10年，个别高炉寿命更短。宝钢、武钢、首钢等企业的部分高炉寿命已经达到15年以上，有些高炉开炉5-6年甚至更短时间内就开始中修、大修，高炉平均寿命远远低于国外先进水平，据不完全统计，2000年以来，我国有近50座高炉发生炉缸烧穿事故，也发生了一些由于炉腹、炉腰或者炉身下部的冷却壁损坏多而被迫提前进入大中修的情况。高炉是钢铁行业中投资最大、能耗最高的关节生产环节，延长高炉使用寿命对降低生产成本，提高钢铁企业竞争力起着至关重要的作用。其中，高炉炉缸寿命是高炉长寿的主要因素之一；高炉上下部所有的冷却壁寿命和工艺技术操作与管理保证长期顺行是另一原因；耐火材料质量及寿命以及施工和维护是关键原因所在。
2 影响高炉长寿的原因分析及措施
2.1 影响高炉长寿的原因分析及措施
2.1.1 炉缸死铁层深度的原因分析及措施
过去在“铁水环流理论”指导下，普遍认为：炉缸死铁层深度的深浅对炉缸寿命影响较大，即略深的死铁层有利于降低铁水环流对炉底和炉缸的侵蚀速度，反之亦反。而且认为，死铁层深度为炉缸直径的 25%-30%之间是有利于延长高炉寿命的。目前，我国新建的高炉死铁层深度约为炉缸直径的 20%-23%，远低于当前日本和欧洲高炉炉缸死铁层深度，按照经验，死铁层深度为炉缸直径的 25%左右即可满足生产需要。但是，现在“铁水环流理论”面临着挑战，因为，铁水环流现象已经被许多实践证明其实是不存在的。现有侵蚀理论过分夸大铁水环流的作用，过分强调高冶炼强度对于炉缸的侵蚀。但诸多证据表明，大部分炭砖是在保护层存在的情况下被侵蚀的，与铁水环流没有关系。炉缸保护层极少发生完全融化和脱落。保护层最多的破坏形式是不完全破坏：热面少部分融化，整体大部分升温软化，在铁水压力下外推，压实炭砖热面粉化层后重新加厚。象脚区陶瓷杯短寿的原因是炭砖气化消失，陶瓷杯失去支撑，然后坍塌漂浮。焦炭与铁水密度差别巨大；死焦堆的焦炭颗粒之间没有很强的结合力，死焦堆没有整体性。在铁水的强大浮力作用下，圆锥形死料堆下部外围的焦炭必然分散上浮，改变死焦堆的外形（无法呈现圆锥形），且周期性置换过程中的形态变化，下大上小的圆锥体根本无法稳定漂浮在铁水中，必然侧翻。环流理论的假设不符合基本的浮力学原理。如果炉缸严重堆积，焦炭可能充满炉缸，呈圆柱形。见图一、图二。
山东某高炉，大修开炉后指标欠佳，2022年年底扒炉时，在炉底竟然发现了2年前开炉时的炭化枕木也佐证了不存在铁水环流问题。见图三。
2024年3月中原某钢企的420立方米高炉在计划检修近20天的情况下，在检修完毕后，还未送风生产的情况下，铁口区域炉缸烧穿了。还有一些高炉在堵着冷却壁异常上方的风口、有的甚至在休风状态下发生了炉缸烧穿事故。这些都足以证明铁水环流理论的不全面性。
铁水比焦炭的密度大得多，即使死料柱是一个稳固的整体，在浮力的作用下，正圆锥形的死料柱在铁水中必然翻转。
死料柱主要是由焦炭组成的，焦炭颗粒之间没有结合力，在浮力的作用下，正圆锥形死料柱下部边缘部分的焦炭必然分散上浮，改变死料柱形状，形成上部大、下部小的倒圆锥形或者锅底形。这样象脚区的环流通道就大幅加宽了，计算的铁水环流速度应该是象脚区比其它区域更小。
死料柱的下沉深度很难到达象脚区。如果死料柱长期下沉到铁口以下，出铁时应该频繁出现卡焦、喷焦的情况。如果死料柱本来就没有下沉到象脚区，那么象脚区就不存在环流。
有人反复做一些简单的模拟试验，结果如下：
一是密度较小的固体颗粒，始终无法在密度较大的液态中形成正圆锥形的组团；二是即使在容器中放置类似死料柱，从容器标高的中间部位出液，容器底部的液体根本没有出现肉眼可见的环流。
所以,象脚区可能根本不存在铁水环流；象脚区即使有轻微的环流，对于凝铁保护层也不会有实质性的破坏能力；象脚区即使有轻微的环流，象脚区的环流速度比炉缸中部标高段的环流速度应该更小，象脚区的炭砖侵蚀速度应该更慢。铁水环流理论存在明显缺陷，矛盾重重。炼铁届应该走出铁水环流理论的死胡同，重新认识、探究象脚侵蚀的成因和治理措施。补齐侵蚀理论的短板，实现炉缸长寿的目的。
其实，象脚区侵蚀主要是隐形水侵蚀所造成的。
图1 环流理论将死焦堆设想成圆锥形且完全沉坐
图2 死焦堆保持稳定的浮力学形态
图3 2年前开炉时的炭化枕木还在炉底的例证
另外，国内许多炉底或者炉缸烧穿后修补的炭素捣打料，在下次大修前，扒炉至曾经的象脚区烧穿通道口处，看到当时抢修修补的炭素捣打料仍然完好，没有被所谓的环流冲刷走的现象也很多。
图4 隐形水侵蚀象脚区炭砖过程示意
图5 隐形水侵蚀象脚区炭砖过程描述
⑴隐形水侵蚀象脚区炭砖问题
由于高炉窜煤气（煤气中含水）及其他隐形水侵蚀象脚区炭砖过程描述（见图四和图五）：高炉普遍存在串气情况，而且无法根治。串气产生的冷凝水沿炉壳内壁逐步渗透到炉缸下部冷面，通过炉缸缝隙自炭砖冷面向炭砖热面渗透，在120℃区域变成高压蒸汽，逐步向炭砖热面渗透，在720℃以上区域与炭砖发生反应，侵蚀炭砖。
炉底的温度较低，无法发生水煤气反应。炉缸冷面也是如此
象脚区具备水煤气反应的温度条件，冷凝水到达象脚区将侵蚀炭砖。
沉积到炉缸下部的冷凝水是持续不断的，但在单位时间内的数量是有限的。象脚区的水煤气反应是连续的，冷凝水水位维持在象脚区位置，因此主要侵蚀象脚区。
隐形水侵蚀的特点:一是隐蔽性及误导性。隐形水侵蚀是在保护层存在的情况下发生的，侧壁温度及热流强度无法及时、准确地产生反应。往往是侧壁温度较低、受控，热流强度不高，给高炉操作人员产生误导；二是定位性。宏观而言，隐形水侵蚀卡在炉缸象脚区（宽脸型侵蚀区）；微观而言，炉缸下部哪里的缝隙多，隐形水更容易到达，那里的侵蚀就更严重； 哪里的串煤气情况更严重，其下部的侵蚀就更快；铁口是串煤气的出口，铁口周围缝隙最多，因此铁口下部侵蚀往往最严重。三是持续性。高炉送风开炉以后，隐形水就持续产生，持续不断侵蚀象脚区炭砖。冶强越高，隐形水产生越多，侵蚀速度越快。
⑵炉役末期象脚侵蚀的在线治理
抑制隐形水侵蚀的通用措施。结合隐形水的产生、流向、侵蚀机理及侵蚀过程，防治隐形水侵蚀的途径如下：
一是减少隐形水产量：采取措施抑制风口串煤气量，减少冷凝水的来源；二是采取措施，减少冷却设备渗水、漏水；三是抑制隐形水的传输：四是采取措施抑制隐形水从冷却壁前后向炉缸下部沉积；五是采取措施抑制隐形水自炉缸炭砖冷面向热面的渗透；六是设法及时排出炉缸下部沉积的冷凝水（也包括设备的渗漏水）；由于频繁压浆，炉缸下部的冷凝水常常难以排出；隐形水在向下流动的同时，也沿水平方向流向炭砖热面；仅仅依靠炉底排水对抑制象脚侵蚀的效果比较有限；七是炉役末期冷却壁前后温度升高，炉底往往只能排出蒸汽，难以有效消除水害；抑制隐形水侵蚀需要采取其他合理措施；八是提高炉缸炭砖的抗水氧化性能；九是新建及大修的高炉，采用预防隐形水侵蚀的技术措施；十是在役高炉应及时采取在线治理措施，抑制象脚侵蚀。炉役初期采取在线治理措施，可以保护陶瓷杯不坍塌；炉役中、后期采取在线治理措施，可以有效保护炭砖，延长高炉寿命。
⑶炉役末期象脚侵蚀的在线治理
图6 炭砖保护剂(液体状态)在线注入示意
⑷炉役末期象脚侵蚀的在线治理方法
炉役末期，象脚区残余炭砖厚度较小，炭砖冷面、冷却壁热面区域温度较高。如果温度达到100℃以上，上部产生的隐形水到达象脚区将二次气化，难以继续沉积到炉底，因此炉底排水失去大部分作用，但水蒸气仍然继续侵蚀象脚区炭砖。
基于隐形水侵蚀的机理、侵蚀过程及炉役末期炉缸的实际状况，河南有家公司解决了象脚区由于高炉窜煤气（煤气中含水及其他隐形水）侵蚀象脚区问题，见图六，研发出针对性的在线治理方法：
⑸炭砖保护剂(液体状态)在线注入
在高炉正常生产过程中（或者短暂休风的情况下），以较低的压力（0.7MPa）从象脚区压浆孔对冷却壁热面区域注入流动极佳的炭砖保护剂，保护剂呈还原性，其物理、化学特性可以阻断隐形水的破坏，可以抑制炭砖的进一步侵蚀。
炭砖保护剂350℃以下呈液态，密度比水小，流动性好，在较低的压力下（0.7MPa）即可以进入炉底及环炭内部的气隙内。
液态保护剂的导热系数是气隙内煤气导热系数的十倍左右，气隙内充满液态
保护剂后将显著改善传热条件，提升冷却效果，起到类似压浆的作用。
在低温区域（350℃以下），保护剂以液态形式长期存在。由于密度比水小，高炉生产过程中产生的隐形水将穿过液态保护剂下沉到炉底，象脚区炭砖冷面的气隙内保持液态保护剂。炉底排水时保护剂仍然保存在炉缸冷面气隙内。
在高温区域，保护剂气化后形成保护性气氛。气态保护剂的密度是水蒸气的8倍左右，能够有效隔绝、水蒸汽自炭砖冷面向热面传输，并呈现还原性，能够抑制水蒸汽对于炭砖的侵蚀；
气态保护剂在700℃以上区域逐步裂解、析炭，填充高温区砖缝及炭砖热面气隙，改善环炭系统的传热。
基于炉役末期炉缸的实际安全状况和运行情况，以较低的压力在象脚区注入流动性极好的炭砖保护剂，形成液态、气态共同作用的保护性气氛，可以有效阻断水及水蒸汽对于残炭的继续侵蚀，并一定程度改善传热条件。
⑹炭砖保护剂在线治理炉缸侵蚀的优点
一是采用炭砖保护剂治理炉缸侵蚀成本低廉，易于实施；二是可以替代钛矿护炉、压浆等治理措施；三是可以在线实施治理，不影响高炉正常生产；四是相对于钛矿护炉等措施，炭砖保护剂在线治理对高炉炉况及高炉操作不产生负面影响；五是相对于压浆措施，炭砖保护剂加注压力低，介质流动性非常好，不会造成局部压力过高，不会损害炉缸残余炭砖；六是可以大幅延长炉缸寿命，为计划大修争取充裕的时间；七是避免钛矿护炉等其他治理措施造成的炼铁成本抬升。
2.1.2炉底、炉缸碳砖、陶瓷杯的质量和砌筑质量的原因分析及措施
国内外生产实践和理论研究表明，炭砖是现有技术条件下最适合延长高炉炉缸寿命的砖衬，得到了国内外高炉的广泛应用。目前常用炭砖主要有微孔炭砖、超微孔炭砖和小块炭砖。
炉底、炉缸砌筑要严格按照施工要求进行砌筑，保持炭砖完整，缝隙达标 (缝隙<1mm)，捣打料要捣打密实，碳素胶泥要涂抹均匀;要加强对现场施工 质量的监督和检查。碳砖质量、砌筑质量的差异也是影响高炉寿命的重要因素。
砌砖炉底炉缸的横缝虽然影响长寿，但是受重力挤压后影响小于竖缝对长寿的影响。随着工程质量把关越来越严格，除了个别工程有质量问题外，施工质量影响也在减少了，而炉底炉缸整体浇筑避免了竖缝的主要影响和横缝的次要影响，所以，近年来炉底炉缸整体浇筑的高炉越来越多，而用炭砖的越来越少，但是，用炭砖的象脚区侵蚀问题是有补救办法的，前面已经进行了论述。
因此，高炉生产技术工作者制定并与工程监理和施工方严格执行《高炉砌筑质量验收标准》，对于施工质量严格把关，是决定高炉长寿的其中一个重要因素。
2.1.3高炉操作与维护的原因分析及措施
⑴高炉开炉前的烘炉工作的影响原因分析及措施
高炉开炉投产前，要对高炉进行烘炉。烘炉的目的就是使高炉砖衬、胶泥和捣打料等水分缓慢蒸发出来，让砖衬缓慢受热预膨胀挤压密实缝隙，让炭捣料升温到干燥温度具备一定的强度和建立良好的传热体系。高炉烘炉效果的差异，也是影响高炉寿命的主要原因之一。
所以，严格按照耐火材料厂家提供的烘炉曲线要求的时间进度烘炉是保证高炉长寿的又一个主要的基础因素。
⑵高炉操作制度的原因分析及措施
高炉操作制度是高炉炼铁的关键技术，科学合理的操作制度，不但能够保持高炉长期稳定顺行，取得良好的经济技术指标，还有利于形成合理的操作炉型，形成稳定的保护性渣皮，起到护炉的作用。
一般长期发展边缘的操作制度，炉况稳定性较差，炉墙渣皮不稳定，风口、冷却壁破 损较多，隐形水流到的地方，极易造成该处的炉缸侧壁碳砖等耐火材料受到侵蚀，形成“象脚状”侵蚀。炉缸中心活跃，炉芯温度高的高炉侵蚀状一般呈“锅底状”。 另外，高炉长期的不顺行会造成炉墙结厚或者结瘤，处理结厚和结瘤毁损坏或者影响冷却壁及耐材寿命的。
综上所述，保证科学合理的操作制度及科学的设备维护与管理、保持高炉长期稳定顺行是高炉长寿的技术和装备保证。
⑶高炉冷却制度及冷却壁质量的原因分析及措施
生产实践表明，高炉冷却系统对高炉碳砖的长寿与否起着重要的作用。相应提高冷却强度，控制合理的水温差、有利于稳定炉缸热量场延长高炉使用寿命。反之冷却强度较低，水温差较高的情况下，冷却效果大打折扣，高温渣铁将加快对耐材的侵蚀，不利于高炉长寿。
因此，冷却壁水质必须满足高炉生产的国际标准，且冷却水流速大于2.5m/s（铜冷却壁要大于3.5m/s）。只要满足此流速就不存在冷却导热传导不足的问题，因为,铸铁冷却壁的导热系数在35W/(m.K)左右(铸铜冷却壁的导热系数在350W/(m.K)左右,为铸铁的10倍左右),远高于耐火材料微孔炭砖最好的20 W/(m.K)左右的导热系数。另外，对冷却壁的材质成分等验质把关要严格按照《高炉冷却壁验收规范》从严执行。
⑷炉前工作的原因分析及措施
炉前铁口操作与维护，保持较合理的铁口深度和完整的泥包，可减缓渣 铁对铁口区域炉墙的侵蚀，反之，铁口经常断漏、铁口过浅，会导致高温渣铁加快对铁口区耐材的冲刷侵蚀。另外，炉底、炉缸耐火材料除受高温热震作用外，还受到渣铁的化学侵蚀与机械冲刷的破坏。
所以，要求高炉炉前工严格执行《铁口维护管理规定》，实现高炉铁口正常工作是高炉长寿的关键技术措施之一。
⑸炉料的质量与入炉有害元素的侵蚀的原因分析及措施
高炉入炉料的质量和有害元素对高炉寿命有较大的影响，一般焦炭质量好，炉缸中心工作活跃、炉缸边缘侵蚀较慢，反之，焦炭质量较差，鼓风动能降低，且高炉长期不顺，炉缸中心堆积，炉缸中心死区温度低，造成高炉被迫疏导边缘煤气流、配加锰矿或者萤石等洗炉剂洗炉，加剧了边缘侵蚀炉缸侧壁象脚区。
另外，炉料带入的钾、钠、铅、锌等有害元素在炉内大量富集，造成碳素沉和化学反应，使耐火材料组织脆化，降低耐材强度。
据有关研究资料显示:高炉内耐火材料的侵蚀机理及其所占比例大体为: 碱金属和锌侵蚀占40%;CO、H2O等氧化作用占20%;耐磨损性占10%; 导热性差占10%;热震损坏占15%;其中碱金属和锌对耐材的破坏作用最大。
因此，如果按照国际标准控制高炉锌负荷（吨铁入炉ZnO的kg数）小于吨铁0.2kg/t（一些企业放宽了上限，但也不应该高于高炉锌负荷小于吨铁0.3kg/t，个别民营企业为了降低采购成本允许小于0.5kg/t不利于长寿），要求（KO+NaO）小于吨铁0.5kg/t，否则容易造成炉墙上部站街；要求铅的含量小于0.1kg/t，铅易还原，但易沉积破坏炉底。另外，要做好每周或者每月钾钠铅锌平衡表，以利于判断处理炉况并对采购政策作出及时调整，以利于炉况顺行和高炉长寿。
原燃料强度的影响：一般来说，原燃料强度好（对于1000立方米以上高炉焦炭热强度60~65%，反应性21~26%，普碳钢冶炼的高炉所使用烧结矿转鼓强度大于76%（不锈钢冶炼高炉所用中低镍铁烧结矿47%以上）；对于1000立方米以下高炉焦炭热强度55~65%，反应性23~28%，普碳钢冶炼高炉所用烧结矿转鼓强度随着炉容变化在72~78%之间（不锈钢冶炼高炉所用中低镍铁烧结矿47%~52%之间），炉容越小承受能力越强，全焦冶炼的比喷吹燃料的承受能力强），有利于上疏导中心煤气流分布的布料角度，反之亦反。
焦炭的热强度低了高炉透气性变差影响顺行，太高了没有必要，反而价格高浪费成本；焦炭反应性高了强度难保，过分低了影响C+CO2=2CO的反应速率，从而导致下料速度变慢。有些企业把高低不同的热强度及高低不同的反应性的不同焦炭按照不同的比例使用，使得综合的热强度及综合的反应性达到要求的范围，也能保证了炉况顺行。
焦炭粒度、烧结矿粒度的问题：按照冶金学原理回归统计分析结论：大颗粒级的散料占到总量的65%以上时候，其孔隙度最小，原因是此时的空隙被小颗粒级的填充的最严密。在高炉生产过程中，焦炭是高炉下部唯一呈固态的物质，因此，焦炭的粒度对高炉内良好的透气性十分重要，粒度越均匀，粒度范围愈窄小，高炉内料柱透气性愈好。经验表明，焦炭矿石和烧结矿的粒度要匹配，焦炭的平均直径是矿石直径的3倍时，透气性最佳。当大型高炉的矿石粒度为10～25mm，则入炉焦炭的平均粒度应为50mm左右。
高炉炼铁实践已经证明：焦炭粒度40~80mm的含量占50~60%即可。小于50%和大于60%都不利于高炉顺行。烧结矿10~16和16~25mm的总量应该在50~65%，低于50%或者高于65%都不利于高炉顺行。
⑹耐火材料质量对高炉长寿影响的原因分析及措施
要求高炉各部位的耐火材料按照施工设计图纸说明的要求严格执行，其中最主要的指标是：熔点（℃）、荷重软化点（荷重变形温度℃）、FeO含量这三个指标堆高炉长寿影响最大，其他的指标也必须满足施工图纸说明的要求。
必须派驻技术人员从耐火材料的原料合格采购到生产出厂前的全过程取样抽合格。
⑺耐火材料形式和施工形式及施工质量对高炉长寿的影响分析及措施
从耐火材料形式来看，目前整体浇筑态势上升，因为其克服了横竖峰等影响，但也免不了日常的护炉措施；对于已经使用碳砖砌筑的高炉来说，除了日常护炉之外，可通过上述所论述的“炉役末期象脚侵蚀的在线治理方法”弥补不足；从施工质量来看，有冷却壁本体质量和其安装质量影响、有耐火材料指标不合格或者施工期间存放时候着水等影响、有施工没有达到或者勉强达到要求的影响。
所以，耐火材料厂家必须要按照施工图纸说明的质量要求，以及高炉建设单位（甲方）的验收标准执行到位，确保耐火材料指标达标。高炉建设单位（甲方）和施工方必须按照施工图纸要求的说明进行把关、验收和安装、砌筑，特别是建设高炉单位，要有各类技术人员组成的专门的质量把关验收小组，特殊情况，一事一议，并要形成会议纪要备案备查，便于今后对症下药采取有效的措施。
⑻生产组织和设备管理维护对高炉长寿的影响分析及措施
生产组织必须计划性要强，并有对意外停产休风的影响降低到最低程度的协调组织能力；设备计划检修、日常点检、润滑和维护要严格按照制度考核管理，不能由于设备的问题造成高炉频繁休风而影响其长寿。
2.2高炉护炉的原因分析与措施
2.2.1高炉常态化护炉的原因分析与措施
大多数高炉，在炉役前期高炉炉型规整，采取强化冶炼的措施，因为不能及时发现炉缸、炉底缓慢侵蚀的状况，所以，忽略了日常对高炉炉型的维护，往往到了高炉炉缸、炉底温度升高异常才引起重视。通常采取的措施是：降低冶炼强度、堵住异常部位的对应风口、提高炉温控制并配加钒钛矿和提高冷却强度等护炉措施。护炉期间，往往因炉温高、冶炼强度低、钛负荷高等因素引起炉况波动，不仅完全打乱了高炉生产秩序，往往效果并不理想。炉役已经到了末期，错过了最佳的护炉时机。
鉴于上述原因，提出了常态化护炉理念，并且近年来已经已经在多座2000m3左右级高炉上进行了生产实践。生产实践表明，高炉通过常态化护炉形成稳定合理的操作型。高炉自开炉期间就开始在炉料内常态化配加含钛精分。 高炉历经多年来高强度生产冶炼，炉况稳定顺行，取得良好的经济技术指标的同 时，达到了风口、冷却壁全年“零”破损的先进记录，实现了炉缸、炉底温度非常稳定的理想状态。
一是通过在烧结矿或球团矿里配加海沙或含钛精分，提高入炉钛负荷。一般入炉钛负荷控制在6kg/tFe 左右为宜。根据炉缸炉底多维侵蚀监测智能分析系统的情况 进行适量调整入炉钛负荷；二是掌控好热制度与造渣制度，铁水和炉渣成分的控制范围：铁水 [Si]0.2%-0.4%，[Ti]0.08%-0.12%，S:0.01%-0.035%，T铁:1490℃-1530℃，炉渣碱度:R2:1.22±0.02倍，R3:1.5±0.02倍；三是软水进出水水温差控制在1-2℃，控制适宜的进水温度和冷却强度；四是采用“复合型等截面积布料”（平台+漏斗）装料制度，发展中心、抑制边缘气流；五是保持适宜的风速和鼓风动能（以2500立方米高炉为例，适宜的鼓风动能在10000-15000kgm/s），充分活跃炉缸；六是控制有害元素入炉量，根据生产情况和有害元素排出率进行控制入炉锌负荷和碱负荷。通过发展中心气流提高锌、碱金属的排出能力，避免有害元素在炉内大量富集；七是改进铁口耐材质量，炉前铁口通道采用耐高温、耐腐蚀的硅溶胶纳米结合刚玉料对铁口通道道进行浇筑，加强炉前管理，维护好铁口深度，及时出净渣铁；八是加强炉内工长操作水平，确保炉况长期稳定顺行，各项参数控制在合理的要求范围内。
2.2.2必须加强高炉炉缸、炉底实时检测和护炉
冶金行业的高炉炼铁被列为工矿企业的高危行业，尤其是高炉炉缸、炉底被安全监管部门列入冶金行业重大危险源之一。倘若发生炉缸、炉底烧穿安全事故，会严重危及企业人身和财产安全，造成损失巨大，甚至企业会面临巨额罚款和停产整顿风险。所以钢铁企业 务必对高炉炉缸、炉底安全进行有效管控，确保高炉生产安全。因此加强高炉炉缸、炉底实时检测和护炉是保证高炉长寿的主要措施。
现在许多高炉采用了先进的智能化炉缸炉底侵蚀 分析系统，能够及时反馈并掌握高炉炉缸、炉底侵蚀的实时状态，可以通过对高炉操作制度调整、改善原燃料条件、加钒钛矿护炉等措施对高炉炉缸炉底进行维护。对高炉生产安全和延长高炉使用寿命有着重大指导意义。其原理一是根据水温差和热流强度的变化情况，实时监测渣皮的稳定性，间接反映出炉内气流的分布，为高炉操作提 供准确参数依据，方便及时调剂，减免因高炉操作者未能及时判断渣皮脱 落而对高炉炉温控制造成影响；二是通过对冷却壁各部位热流强度分析，可有效指导炉内操作，避免炉腰等部位结厚情况的发生；三是采用多维冗余算法，结合多种热工参数(热电偶、热负荷、炉壳温度)， 精确诊断炉缸内衬侵蚀状态，判断炉 缸侵蚀的休眠区及活跃区；四是对炉缸炉底进行三维网格划分、物理建模和数学建模，建立每个节点的 三维非稳态传热微分控制方程，自动计算和求解炉缸炉底三维温度场、耐材侵蚀厚度、渣铁壳厚度以及每个坐 标点的物理坐标、耐材类型、当前温度、耐材厚度、渣铁壳厚度；五是耐材导热系数自动调整功能，采用炉缸整体三维传热方程测算，非定常导热系数，更加符合高炉运行，过程中耐材性能的变化规律;三维诊断的优点:使定解方程相互耦合,能识别凹陷侵蚀 和炉角侵蚀,精度高；六是根据高炉工艺特点，设置不同位置 温度监测点的预警标准，并通过图标 颜色、文字提示等方式对各温度监测点温度单点超标情况进行自动预警。
通过实时检测，为高炉工作者提供采取对应措施护炉的科学依据。
3 结语
⑴高炉长寿问题受到耐火材料质量问题及其施工质量问题、冷却壁质量及其安装质量问题、高炉生产组织以及工艺技术操作和设备等维护管理考核等诸多因素的影响，只有分析清楚原因，才能对症下药地采取有效的措施，从而实现高炉长寿的目的。
⑵建议高炉采取智能化检测系统来保证高炉长寿更加有效地实现长寿目标。