0 引言

二铁厂6号高炉有效容积为1 311 m³，于2017年8月大修后投产使用，投产后十天内达产达标。2019年以来，6号高炉西铁口方向8.3 m标高处炭砖温度急剧上升，由原来的300 ℃上升至500 ℃以上，炉缸侧壁温度升高一般反映了陶瓷杯或炭砖受到了一定的侵蚀，将8.3 m处侧壁温度抑制住并控制在合理的范围内是保证6号高炉能够长期稳定顺行的必要措施。

1 炉缸炉底结构

新钢6号高炉炉底、炉缸采用大块炭砖加陶瓷杯复合砌体，其结构如图 1所示。炉底砌砖采用5层大块炭砖加2层陶瓷杯，其中1~3层为石墨炭砖，第4层为微孔大块炭砖，第5层及环碳为超微孔炭砖，炉底陶瓷垫采用刚玉氮化硅砖，风口、铁口陶瓷杯采用刚玉砖。炉缸分5段冷却壁，采用光面冷却壁，铁口位于第3段，风口位于第5段。炉底采用水冷形式，高炉冷却采用工业水开路循环冷却。风口及以下采用5段光面铸铁冷却壁，其中2~3段位于象脚形侵蚀区域，3段处于出铁口环带，4段为铁口上方。其中铁口中心线位于9.50 m，风口中心线位于12.75 m处。

6号高炉有东、西两个铁口，2~4段冷却壁安装方向为东铁口北面开始逆时针方向逐个排列，分别有36块冷却壁，编号分别为1^#~36^#。其中冷却壁炉缸2段，为单联安装，3~4段非铁口区域冷却壁为上下串联安装，3~4段铁口方向1^#，16^#，17^#，36^#为单联安装。

“象脚”侵蚀区共设置3层热电偶（标高7.000，7.800，8.300 m），每层设置6~8根、埋入深度分别为炭砖外沿向内50，180 mm，如图 2所示, 其中x₁点为标高7.000，7.800，8.300 m插入炭砖深度50 mm位置，x₂点为标高7.000，7.800，8.300 m插入炭砖深度180 mm位置。

2 侵蚀情况及原因 2.1 炉缸侵蚀现状

6号炉2017年8月开炉之后，产量等各项技术指标也不断提升，2019年以来创造了该高炉的历史记录。但是，随着冶炼强度的不断强化，加上各类客观因素，6号高炉“象脚”侵蚀区各点温度有所上升。但除西铁口下方8.3 m外其他位置如8.3 m东、南、北方向和7.8 m各个方向炭砖温度不高于400 ℃，而西铁口下方8.3 m处炭砖温度上升幅度过快，甚至由200 ℃升到500 ℃以上，如图 3，图 4所示。

2.2 原因分析

正常生产过程中，铁口以下的炉缸及炉底耐材侵蚀的主要原因为：热应力、铁水的冲刷^[1]、渗透、碱金属及CO的侵蚀^[2]等。6号高炉“象脚”侵蚀区西铁口下方8.3 m温度升高的主要因素有以下几点：

1）炉缸状态不均匀造成的铁水环流产生的冲刷^[3]，由于还原熔化的铁水经过滴落带时接近于垂直形态滴落到炉缸之中，然后以死料柱为中心分别朝着东西铁口方向流动而进行的环流冲刷炉缸炭砖，造成炉缸炭砖尤其是铁口方向炭砖的磨损和腐蚀，这也是形成象脚形侵蚀的主要因素之一^[4]。

2）如果没有足够的铁口深度，一方面会造成铁口泥包破坏，另一方面会抑制高炉中心的渣铁流动^[5]，加强渣铁对炉缸周围的环流侵蚀^[6]。2018—2019年6号高炉西侧8.3 m处炭砖温度过高的正上方铁口深度未能达到相应的要求，铁口深度长期过浅，西侧铁口泥包损坏严重，因此西侧象脚形侵蚀区域温度上升幅度过快。

3）高炉热负荷及操作上的频繁波动容易造成入炉原料未经充分还原就进入高温区，久而久之就会造成炉缸工作状态变差，不稳定的炉况容易造成高炉炉墙热负荷的大幅度变化，破坏炉衬和冷却壁，加上西侧铁口深度长时间不达标，高炉东西铁口出铁过大，西面铁口出铁量不足，造成象脚形侵蚀区域西侧铁口下方温度上升。

4）6号高炉炉缸部位采用的是国产大块炭砖，而非进口炭砖，国内外炭砖水平差距较大，进口炭砖在热导率、尺寸公差和空隙直径等各方面都优于国内炭砖^[7]。国内炭砖抗高温铁水溶蚀以及有害元素侵蚀能力较差，一旦陶瓷杯受到损害，铁水将随着陶瓷杯薄弱之处或裂缝与炭砖直接接触，加速炭砖损害^[8]，更容易使风口及铁口之间形成气路、气隙。

3 控制措施 3.1 改善炉缸状态不均匀，减少环流冲刷 3.1.1 采用精料技术，改善原燃料质量

1）综合智能化料场的建设投用。新钢6号高炉原料结构大体质量比为80%烧结矿+15%球团+5%块矿，其中，烧结矿主要来源于115 m²及180 m²烧结机，以往烧结矿的混匀料场摆放杂乱且露天堆放，配料准确性不足。2019年以来新钢开始建设综合智能化大棚料场，其中涵盖烧结料场、球团、块矿料场及焦炭料场。2020年5月烧结料场已经投入使用，投入使用后烧结矿碱度成分更加稳定，品位由53%上升到54%，几乎不再受到雨季影响，烧结矿稳定性大幅度上升。

2）稳定入炉焦炭质量。由于自产焦炭不足，6号高炉燃料结构采用质量比为40%厂焦+60%外购焦，其中外购焦种类繁多，露天堆放，对炉况影响较大。2019年以来，二铁厂加大了对焦炭的采购力度和料场的管理手段，首先通过制定严格的采购标准，淘汰了部分不合格的焦炭厂家，由以往最多的10几种焦炭品种固定到了2019年的4种焦炭；其次强化料场管理，将焦炭分类堆放，以往进厂焦炭品种多，场地小，无法做到分类堆放，2020年以来，焦炭品种限制到4种之后，开始进行分类堆放。通过上述措施，6号炉焦炭质量得到了保障，为炉况顺行打下了基础。

3）强化筛分管理。首先，加强了对原燃料筛下物及入炉物料检测力度，通过检测结果对原燃料槽下振动筛进行相应的改造及更换，2020年以来，不仅原燃料的入炉粉末大量减少，而且又避免了大颗粒炉料的浪费。其次，采用半仓装料制度，相应的减少了因料仓落差高而导致矿焦破碎的概率。

通过以上精料技术措施，炉料结构相对稳定，原燃料质量有所上升，有利于高炉操作的稳定顺行，以达到炉缸状态的稳定，减少铁水的异常环流，从而降低象脚形侵蚀区域各点温度。

3.1.2 上下部调剂

上部调剂。6号高炉主要采用“平台+漏斗”的装料制度，该装料制度中心区域主要是焦炭依靠漏斗形状的料面滚入中心。为了保证中心区域的大块焦起到骨架作用，高炉通过适宜的布料角度及布料环数等方式来扩大中心区域焦炭的数量，而同时通过调节相应的矿焦角度及料线来保证边缘气流，只有通过合理的匹配调整，确保了充沛的中心气流及发展了边缘气流，才有助于炉缸周围凝铁层的形成，达到消除局部侵蚀的目的。2020年5月之前，6号高炉大多采用O^38.4₃^36.4₃^33.4₂³⁰₂料线2.5 m，C³⁸₂³⁶₂³³₂³⁰₂²⁵₃料线2.0 m的布料矩阵。安装炉内红外成像设备之后，观察发现在2.0～2.5 m料线时最外环矿焦有打到炉墙现象，边缘气流乱窜，而中心一团气流出现散花，大而不强。因此逐步将布料方式调整到O³⁸₃³⁶₃³³₂^29.8₂料线1.7 m；C³⁸₁³⁶₂³³₂³⁰₂²⁵₃料线1.5 m，调整之后，布料稳定有序，炉内能保持中心与边缘两股气流，中心气流有所收紧变强如图 5所示。

2）下部调剂。稳定高炉风量防止边缘气流乱窜是防止象脚形侵蚀的关键性操作之一。而调节风口参数是保持两股气流及稳定高炉风量的前提条件。2020年以来，6号高炉通过各种休风机会，将铁口方向风口长度进行调整（490 mm→520 mm→550 mm），目前风口两边小套长度都是550 mm×110 mm，靠近风口附近都加长至520 mm，仅南北面保留了490 mm风口。通过调节风口参数及布料矩阵相结合，高炉两股气流趋于稳定，鼓风量也稳定在2 650 m³/min，压力压差也逐步趋于稳定。

通过合理的上、下部制度的调剂，6号高炉保证了中心的气流充沛和合理的边缘气流，改善了炉况顺行，维持了合理的操作炉型，有助于消除炉缸局部不均匀状态，降低象脚形侵蚀区域温度。

3.2 强化铁口工作

合理的铁口深度是控制象脚形侵蚀区域温度的重要措施之一，针对西侧铁口工作不理想，二铁厂及6号高炉采取了以下措施：

1）严格管控炮泥质量，坚决淘汰不合格炮泥，近两年来，6号高炉更换不合格炮泥厂家4家以上。

2）加强炉前铁口泥套的维护，降低堵口跑泥率，将铁口深度稳步提高到2 200~2 400 mm。

3）根据铁口实际情况，统一炉前4班打泥量，避免各班打泥不一致造成的铁口深浅不一。

4）针对西侧出铁量少，东侧出铁量多的不均匀现象，采取延长西侧开口时间及出铁时间，同步降低东面相应时间等手段，东、西铁口出铁均匀率有所上升。

2020年以来6号高炉两侧铁口深度相对稳定在2 400 mm，出铁出渣情况有所改善，不仅使高炉保持稳定顺行，而且减少了炉缸滞留渣铁对炉缸侧壁的侵蚀。

3.3 优化炉内热负荷

1）控制合理的造渣制度。合理的造渣制度不仅可以加强炉渣的脱硫能力^[9]，而且可以保持炉渣的良好流动性，减少炉内压力压差波动。2020年6号高炉将炉渣二元碱度控制在1.15~1.20之间，Al₂O₃含量≤15%，MgO含量≥7.5%，并且配合相应的热制度，不仅脱硫能力得到加强，而且炉渣流动性也变好。

2）制定相应的热制度。将炉渣二元碱度由以往的1.20~1.25控制到1.15~1.20之间，碱度的降低能有效地提升炉缸内炉渣的流动性，但同时也会提高铁水中的硫含量，因此，6号高炉采取适当提高Si的上限措施，Si由原来的0.30%~0.40%控制到目前的0.35%~0.50%，并且确保铁水物理热≥1 470 ℃，这样可以有效的保证良好流动性的同时确保炉渣的脱硫能力。在操作方面，对超出控制范围的指标及时进行调节，先通过煤量进行调节，再调节焦炭负荷，对幅度偏差较大的可以临时采用风温调节。热制度保持相对稳定之后，不仅高炉炉型保持了相对稳定，而且炉缸工作活跃，透气透液性得到了改善，有利于侧壁温度稳定控制^[10]。

3）重点关注冷却制度。首先，针对8.3 m西侧炭砖温度过高问题，高炉将西面水流量由1 900 m³/h调整到2 100 m³/h，同步减少了东面水流量；其次，加强人工检测手段，每班监控冷却壁水温差及炉皮温度测定；最后，增加有效的现代科技手段，比如上线水温差智能检测系统，通过水温传感器自动测量水温差，水流量及热流强度，再配合人工检测手段达到冷却制度监控全面覆盖。

3.4 压浆维护

针对因使用抗侵蚀性能较差的国产炭砖而造成风口及铁口之间形成的气隙等问题，6号高炉车间采取对炉壳表面温度过高区域进行压浆处理。2020年1月对高炉四周炉壳表面温度进行测量，找出温度最高的薄弱点，如图 6所示。2月利用休风检修机会，6号高炉对炉缸高温区域进行压浆处理，通过压浆处理后可以封堵部分气隙、气路，避免因气隙、气路造成的侧壁温度上升过快^[11]的问题。

4 控制效果

通过采取以上控制措施，6号高炉炉况保持稳定顺行，炉缸8.3 m西侧内部炭砖温度由500 ℃以上下降至300 ℃左右，其余各点温度相对稳定（如图 7所示），同时炉缸象脚形侵蚀区域其余各点温度都处于安全、受控范围。

5 结论

1）保证良好的炉缸状态，充沛的炉缸热量是控制好象脚形区域温度的关键措施。新钢6号高炉在利用精料的同时采取“开放中心，兼顾边缘”的煤气调节思路，高炉炉缸局部不均匀现象逐步降低。

2）铁口附近是象脚形侵蚀的重点区域，因此，保证正常的铁口工作是降低象脚形侵蚀温度的基本条件。

3）控制好合适的热负荷有利于减缓炉内侵蚀速度。6号高炉通过控制合适的碱度、炉温及冷却制度等措施，炉内侵蚀速度得到了有效控制。

4）压浆是封堵高炉气隙、气路的有效手段。一旦发现高炉存在气隙、气路可以及时采取压浆处理措施。