胡春晖，陈生利，柏德春，余 骏

(广东中南钢铁股份有限公司，广东 韶关 512123)

摘 要: 高炉停炉对炉缸进行修复，需要对炉缸进行清理，目的是清除炉缸内部残留渣铁，便于后续炉缸浇注或者是炉缸炭砖砌筑。清理炉缸残留渣铁，作业难度非常大，安全风险较高，作业周期长。炉缸清理是否干净，关系到高炉投产后炉缸安全及长寿，是高炉炉缸修复的关键技术点。结合生产实践，阐述了清理炉缸过程中放残铁作业、清理作业、安全管控等具体技术，提出了系列关于炉缸清理创新思路，为不断优化炉缸清理技术提供借鉴。

关键词: 高炉; 停炉; 炉缸清理; 放残铁; 降料面

0 引言

中南钢铁 6 号高炉有效炉容 1 050 m³。2021 年9 月，炉缸侧壁温度居高不下，威胁高炉安全生产，随后组织停炉对炉缸实施浇注，于 2021 年 11 月炉缸浇注完成开炉投产。本次炉缸浇注耗时约 2 个月，其中，清理炉缸残铁耗时达 15 d，对整个炉缸修复工期影响较大。2024 年 2 月，6 号高炉因侧壁温度偏高再次升高达 480 ℃，考虑到炉缸安全问题，于2024 年 2 月 26 日停炉对炉缸进行修复。本次炉缸修复，从停炉后放残铁作业，再到炉体内部残留物清理，均采用了系列创新技术，耗时 9 d 就开始进行炉缸浇注，为高炉提前复产创造了条件。

1 高炉停炉

1．1 降料面作业

本次停炉采用洗炉的方法来减少炉墙黏结物，改善渣铁流动性，活跃炉缸。停炉前 10 d，通过调整矿焦布料角度，适度发展边缘，冲刷炉墙; 同步调整高炉冶炼参数，［Si］0． 4% ～ 0． 8%、Ｒ 1． 05 ～ 1．15、S0．025% ～ 0．045%、MgO 8% ～ 9%、Al₂O₃ 15．5%以内，为保证炉缸热量充沛，铁水温度目标按炉次PT≥1 470 ℃进行调控。停炉前 2 d 开始降低煤比冶炼，喷煤比由 170 kg /t 降至 120～130 kg /t; 在配料制度方面，每批料加入少量硅石、锰矿，降低炉渣碱度; 停炉前12 h开始逐步退负荷，8 h开始改全焦冶炼，全焦冶炼时的负荷约为 2．9 t /t，根据冶炼周期计算，待全焦负荷到达风口下方时，组织高炉预休风， 利用预休风时间处理停炉相关设备以及相关准备工作。在预休风时，高炉炉顶料面最后一批次放入10 t净焦，一方面便于预休风炉顶点火作业，另一方面改善休风后料柱透气性。

预休风结束后，高炉开始送风降料面，采用炉顶打水降温工艺来控制炉顶煤气温度，控制标准按照350 ～450 ℃进行，当煤气温度高于 450 ℃时，炉顶雾化打水系统自动打开; 当煤气温度低于 350 ℃时，雾化打水系统自动关闭。在打水降温过程中，严格控制煤气中 H₂ 含量^［1］。当 H₂ 含量超标时，必须实施减风操作，同时减少打水量，直到 H₂ 含量在控制标准内。停炉降料面 H₂ 含量控制见表 1。

高炉降料面开始阶段，富氧量按照日常最高值控制，随着料面降低，富氧量逐步减少^［1］。高炉风温使用以满足炉况顺行和炉温控制为原则，理论燃烧温度原则小于2 350 ℃，在此基础上尽量使用高风温，保证铁水温度。高炉停炉降料面风氧如图 1所示。

降料面过程中，30 min 取一个煤气样化验煤气中的 CO、CO₂、H₂、O₂、N₂ 的含量，要求取样前应放散管道内残余煤气，放散时间约 2 min，以保证取样的及时性和代表性^［2］。降料面初期，CO 开始上升，CO₂ 开始降低; H₂ 上升接近 CO₂ 值时，料面在炉身下部; H₂ ＞CO₂ 时料面进入炉腰; 当 CO 开始降低，CO₂ 开始上升，料面进入炉腹; N₂ 开始上升料面进入风口区; 当 CO 和 CO₂ 相等时，降料面工作接近尾声。当料面距风口中心线约 1．5 m 或煤气成分超安全基准 O₂＞1%，不符合进入管网条件，高炉放散、切煤气，改常压操作。煤气中 O₂ 浓度＞1%或超过半数风口出现吹空现象。

炉前按照停炉要求组织出铁，原则上第一次出铁安排在送风后 1 h; 第二次出铁安排在料面进入炉腹以后; 第三次铁料线降到风口中心线以上约1．5 m时出最后一炉铁。最后炉次出铁结束后，降炉前渣铁沟全部排空，高炉休风停炉。

1．2 放残铁操作

1．2．1 炉缸残铁量计算

残铁量计算方法为死铁层高度计算，取值: 残铁口位置标高 7 m，距离铁口中心线 L = 1．6 m，残铁通道角度取 ɑ = 10°，钻孔深度 h = 2．5 m，则死铁层高度H = L－h×sinɑ = 1．6－2．5×sin( 10°) = 1．17 m。

根据炉缸容积，扣除死铁层部分，测算炉缸残铁量在 108 ～ 251 t，根据经验取 190 t。按每个铁水包装 80～100 t，加备用包，需准备铁水罐 4 个。

1．2．2 放残铁平台制作

本次放残铁，根据高炉区域场地情况，确定在高炉正南方向吊装孔设置残铁孔，在高炉第二段冷却壁区域下方的铁路线为残铁入罐区。按热电偶测温数据进行侵蚀推算后认为，炉缸二段冷却壁下部所在的象脚区是侧壁侵蚀较严重的区域，而炉底则可能侵蚀到了第一、二层陶瓷垫。经现场勘查以及查阅图纸，并考虑残铁口与铁水罐口之间的标高落差、距离，权衡坡度以后，选取炉缸二段、位于正南 90 ° 方向稍微偏向东为残铁口。基于残铁沟槽布置合理性、起始标高、坡度原因，选取冷却壁垂直中线标高7 m 位置为残铁口开孔点，以此为起点布设残铁沟槽。残铁平台示意图如图 2 所示。

此次残铁沟全长约 8 000 mm，高度800 mm，底宽 1 000 mm，钢板厚度 10 mm，如图 2 所示。沟底平砌一层耐火砖，侧面立砌一层耐火砖，使用铁沟料整体捣制。前段料层厚度为 400 m ( 包括耐火砖厚度) ，末端料层厚度200 mm( 包括耐火砖厚度) ，残铁沟坡度在钢结构坡度的基础上用料层厚度变化进一步加大，实际沟料坡度约 8°，整沟完成后用煤气火烘干。

放残铁操作平台分布在残铁槽两侧，每侧宽度1～2 m，视现场情况布置，所有平台边缘及走梯加设护栏。平台表面铺耐火砖进行防护。为工作方便和安全考虑，每侧平台均设上下走梯，走梯坡度不大于 45°。

1．2．3 残铁孔操作

在停炉出完最后一炉铁休风后，及时配好残铁包，开始准备制作残铁口。

⑴空料线结束休风后，提前将残铁口及其相邻1～2 段冷却壁位置的冷却壁水关闭，水管断开，使用压缩空气吹净存水。割断的冷却壁水管上下采用软管连接，保护冷却壁。放残铁处冷却壁水管提前更改为软管卡扣连接，方便于停炉后及时打开残铁口节约时间。

⑵休风后烧割残铁口位置炉皮，尺寸控制在400 mm×600 mm( 提前采购该处冷却壁及炉壳，冷却壁为合门冷却壁，炉壳材质与原炉壳一致) 。

⑶去掉残铁口炉皮后，清理里面的碳捣料层和杂物，严禁向该部位打水冷却。将四周冷却壁、炉壳缝隙用有水炮泥和料捣实、烘烤，确保铁水不得向下渗漏。抠除捣打料后，测炭砖表面温度，200 ℃ 内为安全温度，否则表明所剩炭砖较薄，施工人员需避免正对残铁口。然后烧( 高压氧) 冷却壁，面积400 mm×600 mm。及时运走切割下炉皮和冷却壁。

⑷捣制残铁口泥套。残铁口下面沟内制作砌筑耐火砖套( 厚度 75 mm) ，残铁口做好泥套( 泥套自炉皮起深度≮200 mm，直径≮250 mm) ，防止铁水向下漏铁，损坏炉皮、发生爆炸。

1．2．4 回风排放残铁

残铁孔打开后，开始放残铁。当残铁口处流出铁水后，根据铁水流量让其自由流到残铁包。在放残铁末期、残铁量减少时，通过风机、混风阀送冷风到高炉，高炉关一个放散阀，在高炉内部形成一定的压力，高炉回风带压出残铁，控制风压 60 kPa，风量控制要小，保证残铁孔渣铁流不喷溅，不抛射，直到放净残铁。

放残铁后期，如遇铁温低，流速差，发生铁水堆积时，利用远程遥控小型自制泥炮机，将残铁眼堵死，防止铁水溢沟。如遇残铁溢沟将残铁眼堵死后，造成残铁放不干净，只要残铁厚度≯500 mm，不会影响后期炉内清理进度。

2 炉缸残铁清理作业

2．1 清理作业流程

停炉前所有施工人员、设备到厂，焊接安装扒渣溜槽→凉炉期间安装调试设备、开设扒渣口等→炉内组装吊盘进行炉身挂渣排险清理→拆卸吊盘→把两台挖掘机吊入炉内清理炉缸残焦散料→散料清理同时清理侧壁炭砖→完成后利用重锤和烧氧处理残铁→清理底部浇注料→清理至验收合格后吊出挖机及炉内工器具。

2．2 凉炉作业

残铁排放干净后，通过炉顶打水及风口打水凉炉，待炉缸内部区域温度检测合格，凉炉结束。初始凉炉阶段，打水量控制不宜过大，避免炉缸内部残留渣铁与水大量聚集反应产生爆震等现象。

2．3 高炉内部残铁清理作业

通过炉顶大方人孔，用大方孔上方电动葫芦及预先安装好的卷扬机接力把 2 台 30 型挖掘机吊入炉内。吊装过程中应注意防止滑落，利用铲斗后面的挂钩吊装，起升到一定高度时要注意下盘稳定，防止翻车，除起升操作人员外，其他人员撤离到警戒线以外，此时要保证炉内无人。风口区域要有人监护，防止有人进入炉内。挖掘机进入炉缸后首先对风口区进行清理，尽快打通所有风口，以保证所有风口畅通。

炉料清理以微型挖机作业为主、人工风镐清理为辅。炉缸死料柱及风口带料面扒除时，从风口出料; 料面整理完就开始清理风口带组合砖、炉缸侧壁炭砖及炉底陶瓷垫，主要以微型挖机作业为主、人工风镐清理为辅，风口带各风口间的黏结物应尽量用风镐等工具进行清理。清理下来的废料要及时破碎并运出炉外。

炉缸区域残铁清理时尽量不破坏炉底炭砖，尽量利用大吨位千斤顶将大块残铁顶起悬空，用铁板垫稳。将小块残铁用钢丝绳捆绑牢固，利用炉顶卷扬机吊起后，操作炉外扒渣口卷扬机将残铁块拖拽出炉外。

3 结语

⑴高炉停炉是炼铁生产中十分重要的环节，涉及安全、环保、质量等诸多问题。停炉前期的准备工作至关重要，停炉前洗炉，有利于改善炉缸活跃性，改善渣铁流动性，可以有效减少炉缸底部残留量。

⑵放残铁过程中，采用回风带压排放残铁，有利于吹干净炉缸底部残留渣铁，减轻后续清理劳动强度。

⑶炉缸清理作业过程中，安全管控是重点也是难点，需要制定详细的安全管控方案，才能保证技术有效地实施。

参考文献:

［1］ 周传典，刘万山，王筱留，等．高炉炼铁生产技术手册［M］．北京: 冶金工业出版社，2002．

［2］ 项钟庸，王筱留．高炉设计－炼铁工艺设计理论与实践( 第 2 版) ［M］．北京: 冶金工业出版社，2014．