1 引言

　　我国高炉自20世纪80年代初开始应用含钛物料护炉技术，至今该项技术已经得到了广泛的应用，并在理论及实践上都有很大的发展。目前使用含钛物料护炉技术已经成为维护高炉炉底，解决高炉炉缸危机的主要技术措施，对延长高炉炉缸寿命起到了重要作用[1]。

　　2 钛化物(TiC、TiN)护炉机理

　　用含钛物料进行护炉是高炉操作者常用的护炉方法。但遗憾的是，使用含钛物料护炉的机理直到现在还不是很清楚[1]。特别是对Ti(C，N)如何形成和析出的行为不太清楚。下文所述的为公认的机理。

　　2.1 TiC、TiN的形成及溶解

　　将含有TiO2炉料加入高炉后，在软熔带中形成含TiO2的初渣，并且按照从高价到低价的规律进行还原，即TiO2→Ti3O5→Ti2O3→TiO→Ti→TiC(或TiN)，根据热力学条件，温度越高形成的TiC(或TiN)越多。从高炉解剖分析已知，炉内TiC(或TiN)的形成与分布见图1。由图1可知，TiC、TiN沿高炉高度变化，炉身下部软熔物中有少量的TiC、TiN生成，随着炉料的下降，其含量不断增加，到风口区达到最高值。当炉渣通过风口区到达炉缸时，TiC、TiN大量氧化，其含量又迅速降低。

　　在一定的温度下，钛在铁水中的溶解度有限，如图2所示。当钛的浓度低于铁水中的钛的饱和溶解度时，大部分的TiC、TiN将溶于铁水。但是当含钛铁水在炉缸下部周边的低温区时，铁水中的含钛量高于钛的饱和溶解度，TiC(或TiN)将以固态的结晶而析出并沉积于炉缸壁上。维持合适的沉积厚度，就能起到护炉效果，沉积越多，护炉效果越好。

　　2.2 影响TiC(或TiN)生成与溶解的因素

　　(1)温度。从热力学计算与生产实践结果看，温度的影响最为明显，温度越高钛的还原越多，从而生成TiC(或TiN)的可能性越大。风口区的温度最高，TiC(或TiN)含量也最多(见图1)。但是，在温度相同时，TiC、TiN的含量各不相同，TiC含量要高于TiN的含量。

　　(2)气氛。气氛中的氧化位对TiC、TiN的形成有非常敏感的影响，氧位越高则[Ti]含量越少，试验与生产实践表明，已经还原的[Ti]也可以被再氧化，由此可见体系中氧位越高越不利于TiC、TiN的存在。另一方面，体系中的N2分压的影响也是明显的，当炉内N2分压越高时将越有利于TiN的形成。

　　(3)渣中TiO2含量。随着炉渣中TiO2浓度的提高，TiO2的活度应也增加。因此，TiO2的浓度的增加有利于钛的还原与还原量的增加，有利于TiC与TiN的形成，对护炉有利。

　　(4)炉渣碱度。铁水中[Ti]含量与铁水中[Ti]+[Si]的总量有关。炉渣碱度高一些有利于铁水中[Si]含量的降低，这对铁水中[Ti]含量的升高有益，故适当提高炉渣的碱度有利于TiC与TiN形成。

　　2.3 TiC与TiN沉积作用

　　用含钛物料护炉的高炉，在炉缸底部及周边生成的TiC、TiN，形成了TiC、TiN的沉积层，而且还由于其本身的熔点高(TiC的熔点为3140℃，TiN的熔点为2950℃)，将逐渐沉积于炉衬的破损处，可以保护炉衬以防止进一步侵蚀，从而延长了炉衬的寿命。

　　2.4 钛沉积层厚度与部位

　　炉衬被侵蚀最严重的部位得到的沉积物最多。如某高炉护炉后停炉时发现，在侵蚀最严重炉底处沉积物最厚可达300~400mm，而炉缸壁的部位沉积物最薄。

　　3 护炉生产中的若干问题

　　京唐2号高炉于2010年6月26日投产。后因炉衬第7层“象脚型”区域局部点出现高温现象，最高达到504℃，2012年6月5日开始第一次护炉，第一次护炉效果明显，该年7月18日停止护炉。第二次因炉衬8层局部点出现高温现象，最高达到540℃，于2012年12月24日加钛护炉至今。目前高温点均回至正常温度值，且非常稳定。

　　3.1 提高护炉效果的两个必要条件

　　根据理论及实际生产中的经验，要保证护炉效果需要两个条件：一是要有足够的钛加入量。特别是炉缸局部温度比较高的情况下，京唐高炉入炉钛负荷高时接近 10kg/t。二是要有足够的冷却强度。只有通过加强冷却，通过加大冷却水流量、降低供水温度，这点国内高炉通常方法就是局部通高压工业水，将高温区域的炉衬表面温度降下来，以利于形成TiC(或TiN)的结晶物。

　　3.2 局部通工业水应注意的问题

　　因各钢铁厂实际用工业水的水质不同，长期通工业水时要注意防止冷却水管道结垢，影响冷却效果甚至堵塞管道。

　　3.3 钛加入量的控制

　　在炉缸局部点温度很高的情况下，可以提高钛加入量，但在温度降至安全范围后，要适当减钛，通过做炉温来提高铁中Ti含量，防止钛过高影响顺行。

　　3.4 护炉过程中的生产方针

　　京唐2号高炉在护炉过程中，也借鉴过其它企业的经验，保持“全风、高钛”的冶炼方针，因钛在炉缸内沉积，如果通过降低风量来控制冶炼强度，长期慢风有可能会引起炉缸堆积，破坏顺行。

　　3.5 长期加钛的成本问题

　　京唐2号高炉在第二次护炉时，在温度降下来后，也曾短期停止加钛，但从实际效果看，温度再次升高。因此目前暂考虑长期加钛的炉缸维护方法，在实际生产中因考虑护炉成本因素，更多的时候选择价格便宜的钛矿进行护炉。

　　3.6 堵风口的作用

　　在加钛后高点温度也不能很快降下来的时候，可以考虑临时堵风口的方法，减小下部风口因进风造成的铁水搅动，这点通过实际生产表明，作用较明显。后期为了继续上风，捅开风口后，重新经历新的动态平衡，短时间高温区域可能会稍有提高。

　　3.7 加强炉缸区域的温度监控

　　国内有的高炉可能由于当初设计的原因，温度监测点少，在炉缸出现高温现象后，不能及时发现，甚至酿成炉缸烧穿的事故，这点尤为需要重视。

　　4 结语

　　通过及时监控、及时发现，在炉缸出现局部高温现象后，通过加强冷却、加钛护炉的常规手段，一般都能控制。但在护炉生产中如何能更好的做到指标的进一步提升及下一步的长寿问题应是非常值得详细研究。