鄂钢新1号高炉炉体工艺设计

因此，此区域冷却壁镶砖采用浸磷酸粘土砖，即满足 工艺要求，又适当降低投资。
现在冷却壁的制造质量有了大幅度提高，冷却 系统也日益完善，在采用软水密闭循环冷却系统的 条件下，冷却强度能够得到充分保证，这为炉体采用 砖壁合一、薄壁内衬技术创造了条件。
砖壁合一、薄壁内衬结构具有许多优点： （１）高炉内衬薄，内型稳定，设计炉型基本上就 是生产炉型，高炉在一代炉役里炉型始终处于最佳 状态。 （２）高炉内衬薄，耐材耗量大量减少，节省大量 投资。 （３）内衬直接镶嵌在冷却壁中，支撑效果好；内 衬不会产生膨胀霍加，应力小。 （４）内衬可预先炉外砌筑，可缩短施工周期。 炉顶煤气密封罩上的喷涂层，其锚固件采用固 定杆、支撑板、六角锚固件相结合的方式，增强喷涂 料与炉壳的黏结性。选用的喷涂料抗折强度高、耐 ＣＯ侵蚀性能优良。 ４冷却元件 鄂钢新１号高炉采用全冷却壁结构，其中炉腹 以上采用砖壁合一冷却壁，炉腹、炉腰、炉身下部区 域采用铜冷却壁。整个高炉设置冷却壁共１４段 （见表３）。
鄂钢新１号高炉炉底、炉缸设计为：炉底满铺砖 第１层采用国产高导石墨砖，高度４００ｍｍ；第２、３ 层采用国产微孔炭砖，总高度８００ｒａｍ；第４、５层中 心部位采用国产超微孔炭砖，边缘采用德国ＳＧＬ大 块超微孔炭砖９ＲＤ—Ｎ，总高度８００ｍｍ；第６、７层采 用国产陶瓷垫，总高度８００ｍｍ。整个炉底砌体高度 ２８００ｍｍ。炉缸侧壁外侧第６～１４层采用德国ＳＧＬ 大块超微孔炭砖９ＲＤ—Ｎ，总高度４１００ｍｍ，炉缸侧 壁外侧第１５～１７层采用国产微孔炭砖，炉缸侧壁内 侧第７一１７层采用国产小块陶瓷杯结构。
联系人：杜春松高级工程师０２３－６３５４８６２６ （４０００１３）重庆市渝中区中冶赛迪工程技术股份有限公司炼铁事业 部 收稿Ｉ：ｌ期：２０１０—５—１０
加深死铁层等方面，其目的是为了改善料柱透气性、 改善煤气分布、提高喷煤比、适当抑制边缘、吹透中 心，以实现高产、长寿、低耗、顺行的目的。
操作炉型是在高炉投产几年后的实际炉型。由 于内衬大部分已被侵蚀，炉腰扩大，炉身及炉腹角变 小，此时的炉型与设计炉型相差较大，对高炉的顺 行、稳定、高产和煤气利用率都有不利的影响。砖壁 合一、薄壁内衬结构的高炉炉型，在设计上就考虑了 实际生产中出现的问题，设计炉型基本上就是操作 炉型，一代炉役其操作炉型基本维持不变。在确定 鄂钢新１号高炉炉型时，以此为前提，同时总结同类 容积高炉的内型尺寸，并结合鄂钢具体的原燃料条 件，确定了本高炉内型尺寸（见表２）。
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铁口数，个
风口数，个
。
３ 内衬 鄂钢新１号高炉在内衬设计上充分考虑高炉各
部位的不同工作条件和侵蚀机理，结合原燃料条件， 外部冷却元件的差异，有针对性的选用耐火材料，并 在结构上加强砖衬的稳定性。
炉底、炉缸是高炉长寿的关键部位，特别是铁口 及铁口以下的异常侵蚀区，越来越成为制约高炉长 寿的最重要因素。因此选择合理的炉底、炉缸结构 形式对整个高炉长寿具有非常重要的意义。本设计 采用“国产小块陶瓷杯＋水冷炭砖”炉缸、炉底结 构。陶瓷材料的保温性能较好，炉缸热损失少，可得 到较高的炉缸温度。同时由于陶瓷材料抗铁水冲刷 能力强，完全侵蚀需要一定的时间，有利于节能、降 耗和稳定操作。随着陶瓷材料的侵蚀，炭砖将直接 与铁水接触，为保证炉缸寿命，炉缸炭砖的性能尤其
表２鄂钢新１号高炉炉型主要尺寸
项目
数值
高炉容积Ｖｕ，ｍ３ 炉缸直径ｄ，ｍｉｌｌ
炉腰直径Ｄ，ｍｍ 炉喉直径ｄｊ，ｎｌｎｌ
死铁层深度ｈｏ，ｉ１１／１１
炉缸高度ｈｌ，ｒａｉｎ
炉腹高度ｈ２，ｍｍ
炉腰高度ｈ３，ｍｉｌｌ 炉身高度ｈ４，ｍｉｌｌ
炉喉高度ｈｓ，１１１１＇１１
有效高度Ｈｕ，ｍｍ
炉腹角ｎ
炉身角Ｂ
Ｈｕ／’Ｄ
节省运行费用２６０—３５０万元，节水效果也十分明
炉喉钢砖设置ｌ段，无水冷。通过其下部吊挂 显）。
通过关键部位超微孔炭砖的采用，利用炭砖良 好的热导能力和外部较高的冷却强度，鄂钢新ｌ号 高炉炉底、炉缸的设计，在保证炉底、炉缸长寿的基 础七，实现了工程投资的优化。鄂钢新１号高炉炉 底、炉缸结构如图ｌ所示。
风口区域是一个承上启下的区域，此区域内衬
图１ 鄂钢新１号高炉炉底、炉缸结构
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万方数据
结构和材质选择的合理与否，对高炉寿命有相当大 的影响。本设计在整个风口区全部采用大块组合砖 砌筑，以加强结构的稳定性；同时采取措施，增加风 口冷却壁与炉腹铜冷却壁交接处组合砖的厚度。风 口及铁口组合砖材质均为刚玉氮化硅，以提高其抗 渣铁侵蚀及抗冲刷能力。
在炉身中部第８一１０段双层水冷铸铁冷却壁区 域，冷却壁镶砖采用ｓｉ。Ｎ。一ＳｉＣ砖。Ｓｉ，Ｎ。一ＳｉＣ砖 具有很好的抗渣、抗碱侵蚀能力，同时也具有一定的 抗冲刷能力和抗热震能力，而且其导热性能好，易结 渣皮。
在炉身上部第ｌｌ～１４段单层水冷铸铁冷却壁 区域，内衬破损的原因主要是机械冲刷和碱金属侵 蚀。粘土砖通过真空浸磷酸后，具有较强的抗碱金 属侵蚀能力，同时抗冲刷能力也得到一定的提高。
（６）软水系统具有完善的检测设施和检漏设 施。
鄂钢新１号高炉的主要技术经济指标见表ｌ。 表１ 鄂钢新１号高炉的主要技术经济指标
２ 炉型 合理的高炉内型是实现高产、稳产、低耗、长寿
的基本条件之一。现代高炉的内型设计特点主要表 现在大炉缸、多风口、适当矮胖、减小炉身及炉腹角、
用前置炉，需消耗更多的空煤气，不可避免的排出更 多的废气。这些高炉煤气都是焦炭及煤粉这些不可 再生能源的一种转换态，虽然节约了焦炭，但实际上 是浪费了能源，在讲究循环经济的形式下，其实整体 效果是不经济的。在多少送风温度下进行高炉冶炼 最为经济有待研究。
炉腹及其以上的部位，主要有传统内衬结构和 砖壁合一、薄壁内衬结构两种形式。鄂钢新ｌ号高 炉设计采用砖壁合一、薄壁内衬结构。
第５—７段铜冷却壁区域，由于铜冷却壁具有十 分突出的导热性能和抗热流冲击的性能，能够在铜 冷却壁的热面形成稳定的渣皮。为了充分发挥铜冷 却壁的优越性能、增强渣皮与铜冷却壁热面燕尾槽 的直接黏结效果、降低热损失，在铜冷却壁热面采用 特种喷涂料喷涂，厚度为１５０ｍｍ。
浮动点相结合的固定方式，冷却壁水冷管与炉壳间 总投资较３个独立的软水密闭循环系统减少１８％
加膨胀器，少量水管根据需要设置变形补偿套管，从
～２０％；另外采用联合软水系统比其他冷却系统运
而根本解决因炉壳与冷却壁间的温差不同导致水管
行费用减少３０％一５０％旧’（对于２６００ｍ３高炉，每年
剪断而出现破漏的问题。
高炉冷却系统的好坏直接关系到各种冷却元件 的寿命，从而关系整个高炉的寿命。实践证明，普通 工业水易结垢，冷却强度低，不能满足现代大中型高
质为球墨铸铁。倒扣式镶砖冷却壁，设置内大外小 炉长寿的要求，而且能耗很高。
镶砖槽（贯通式），防止掉砖，镶砖厚度７５ｍｍ。倒扣
软水密闭循环冷却系统具有不结垢、无污染、冷
（４）炉身中上部：计２段，为单层水冷镶砖冷却
万方数据
壁，水管为（ｔ）７６ ｍｍ Ｘ６ｍｍ，竖直排列。材质均为球 使用该种方式炉喉钢砖，无变形、无上翘、完好无损。
墨铸铁。
５水冷系统
（５）炉身最上部及炉喉部位：设置２段倒扣式 镶砖冷却壁。冷却壁壁体面为高炉内型尺寸。冷却 壁为单层水冷，水管（Ｉ）７６ｍｍ Ｘ６ｍｍ，竖直排列。材
根据武钢集团统一规划，鄂钢公司易地新建１ 号高炉，高炉有效容积２６００ｍ３，高炉已于２０１０年１ 月投产。新ｌ号高炉以“先进、实用、可靠、经济、节 能、环保”为设计原则，采用国内外大型高炉的成 熟、先进技术，在保证持续稳定地向炼钢供应优质铁 水、提高钢铁产品市场竞争力的同时、延长高炉寿 命、控制环境污染、提高生产效率。 １ 设计特点
ｍ，竖直排列．夕ｆ、层
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水管为枷５ｍｍ×６ｍｍ，蛇形排列。材质均为球墨铸 铁。
此区域是无渣液或渣液不足的软熔带形成部 位，长期经受炉料磨损、高热震、高温煤气流的冲刷 及碱金属的侵蚀。采用双层水冷镶砖冷却壁，增大 该区域冷却强度，实现了高热负荷冷却壁的无过热 化，抗高热负荷冲击能力强，冷却壁热面温度低，便 于结渣挂渣，渣皮脱落后也能快速恢复，因此高炉寿 命长。
关键。 要保证炉底、炉缸的寿命必须满足以下条件：①
提高炉缸、炉底耐材的性能，实现微孔或超微孔，减 少孔径大于１斗ｍ的气孔，实现气孑Ｌ封闭，可消除或 减少铁水向炭砖内部的渗透，使铁水对炭砖的侵蚀 只能在炭砖的表面进行，从而减缓了炭砖的侵蚀速 度，延长高炉寿命。②使耐材和高温铁水隔离，降低 耐材自身的温度，减缓或者抑制化学反应的发生。 有效的方法是在耐材热面形成一层渣铁凝固层，隔 断各种化学反应的反应源，用渣铁层的低导热性降 低耐火材料内部的温度。据研究，１ １５０℃等温线为 铁水的凝固温度，如果１ １５０℃等温线位于耐材热面 的铁水内，则说明炉缸炉底有渣铁层的保护，使耐材 和高温铁水隔离。
（３）采用热风炉自身热废气进行双预热空煤气 是十分经济环保的生产方式，减少单位风量加热面 积有利于提高热风炉自身热废气温度，有利于热风 炉系统内的自身热量循环，有利于节能减排。
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（４）国内现阶段众多高炉的年平均风温处于 １ １５０℃，也有少数达到１２５００Ｃ以上。从经济生铁生 产角度考虑，减少热风炉的单位风量蓄热面积，减小 热风炉尺寸，设计余热回收，合理利用高炉煤气这种 附加产品，加强操作管理具有更现实的经济意义，符 合科学发展观理论。
表３ 鄂钢新１号高炉冷却壁主要特征
（１）炉底、炉缸区（含风口带）：共４段，为光面 冷却壁，每块冷却壁的水冷管４进４出，竖直排列， 铁口侧和风口带的冷却壁水管为６进６出或７进７ 出，竖直管排列，所有水管直径均为＋７６ｍｍ×６ｎｌｎｌ。 冷却壁材质：１—３段为低铬铸铁，第４段为球墨铸 铁…。
（２）炉腹、炉腰及炉身下部：计３段，为单层水 冷４通道铜冷却壁。
土质高强浇注料。通过冷镶厚度为７５ ｍｉｌｌ的砖，在 水密闭循环冷却系统。
一定程度上减轻了壁体的重量，减少了铸造过程中
本工程设计采用联合软水密闭循环冷却系统，
的缺陷，也有利于该冷却壁的吊装和炉壳固定。
即采用并联加串联的方法将原有３个独立的系统合
冷却壁固定方式：采用中冶南方专有技术，特有 成１个系统，充分发挥软水不结垢，可适当提高水温
鄂钢新１号高炉炉体设计是在充分总结国内外 大、中型高炉长寿技术的基础上，并结合鄂钢的具体 情况，采用了安全、成熟、可靠的一系列长寿措施，将 设计寿命提高到１５年以上，其主要特点如下：
（１）炉型为多风口、大炉缸、适当矮胖型； （２）冷却元件为全冷却壁形式，冷却壁不带凸 台； （３）采用砖肇合一、薄壁内衬技术； （４）炉底、炉缸引进关键部位耐材； （５）采用联合软水密闭循环系统；
式镶砖冷却壁有水冷，与下部冷却壁水管串联（其 却强度高、冷却效果好、余压完全得到利用、能耗低、
结构形式如图２所示）。该处冷却壁主要受到炉料 泄漏少、补充水很少、自动化程度高、运行安全可靠
和煤气流的冲刷和磨损。由于该冷却壁壁体达到 等诸多优点，所以在国外大中型高炉上已得到了广
２４０ｍｍ，同时冷面倒扣的孔腔续填充２５０ｍｍ后的粘 泛应用。在我国，大中型高炉也越来越多的采用软
第２ ９卷第３期 ２ ０ １ ０年６月
Ｉ！ｉ孝钦
ＩＲＯＮＭＡＫＩＮＧ
Ｖ０１．２９．Ｎｏ．３
Ｊｕｎｅ
２０ ｌ ０
鄂钢新１号高炉炉体工艺设计
李智广 董科伟
（中冶南方工程技术有限公司）
摘要鄂钢新１号高炉采用了与操作炉犁相适应的砖肇合一、薄壁内衬新技术，采用了结构合理、布置简单、冷却 能力好的全冷却壁，采用了投资更省、成本更低、效率更高的联合软水密闭循环冷却系统，建立和完善了功能齐全的 炉体检测自动控制系统。 关键词大型高炉炉型内衬冷却设计
的固定方式。第１～４段冷却壁由于炉缸温度波动 差的优点，从而达到节约投资、减少水量、节省能源
范围小而采用４点螺栓固定，但冷却壁水管与炉壳 的目的。
问设置变形补偿套管；第９—１４段冷却壁不采用螺
根据相关测算，采用联合软水系统总水量是３
栓固定，与炉壳间固定采用特殊的固定点和滑动点、 个独立的软水密闭循环系统总水量的４５％一５０％；