高炉炉缸结构上一些问题的讨论

某1250炉子死铁层2.0m(23%),开炉三年炉底板上翘180mm 左右,冒煤气严重
结语 1 笔者应中小高炉年会的要求,为实现高炉炉 缸高寿命,仅在炉缸结构上就近年生产中遇 到的一些问题,与同仁们进行探讨,提供给决 策和设计者作参考,个人认识不一定正确且 分析较肤浅,目的是想引起争议和起到引玉 的作用。 2 呼吁行业组织起来设计和建设出象前苏联 及我国上世纪五、六十年代那样，形成我 国不同炉容的标准炉体结构,或曰：”标准 炉型”，进而与迈向钢铁强国相适应。
大小炭砖复合砌筑的鞍钢10高炉,生产14年,单位炉容产铁 10117t,2008.11.金触危机停下来,实际还可生产几年
2002年投产的450小高炉缸结构,己生产了13年,单位炉容产铁13679t,现 仍在生产
一座从炉底板开始炉壳收缩和大小炭块复合砌筑的高炉
4.冷却水与冷却器结构
1. 冷却水质：水是最好耐火材料，这话不错，但应用得好应变成软水或除
表3
卧式冷却壁与立式冷却壁的比较
立式冷却壁 立式冷却壁
卧式冷却壁 炉缸水量 (t/h) 水管流速 (m/s) 水流密度(t/m.h)
1380 2.72 119 1.19
4250 2.72 81 0.75
6250 4.0 119 0.75
比表面积
冷却水与冷却器结构
• • • • • •
4 热流强度: 武钢生产中规定他们的热强度如下 炉缸热流强度报警值≤29.3MJ/m2.h（7000 kcal/m2.h）； 炉缸热流强度警戒值≤37.67MJ/m2.h（9000 kcal/m2.h）； 炉缸热流强度事故状态≤50.23MJ/m2.h（12000 kcal/m2.h）； 热流强度超过报警值后必须采取措施把热流强度降低到安全范 围以内。 • 美国Cary厂14号高炉炉缸烧穿时捡测到的热流强度约 12880w/m2 .h
• 1). 死铁层加得过深后,铁水高静压力与铁水渗炭速度的影响， • 2). 死铁层加深理论上说减少环流和实践的证据有待再探讨， • 3). 过去高炉多为单铁口高炉和大渣量冶炼,为了怕两次铁间风压升高, 而逐渐提高到20%炉缸直径的死铁层深度,而当前多数高炉为多铁口, 出铁间隔短或无间隔出铁,其环流路经和速度都发生变化,直得重新分 析， • 4). 死铁层过深对形成锅底形炉缸侵蚀有利与否,对铁口深度的维护有 利与否也值得探讨。 • 5) ). 死铁层过深,炉缸下部砖衬温低,Zn等易富积在砖缝中,进而引发炉 底板上翘
謝謝
！
一批1080高炉炉由750厚炉衬高炉演变而来，没有收角,缸炭砖上浮,炭砖 550mm厚,2年烧穿或大修
一批1780高炉炉壳收缩位置太高,开炉不久炭砖温度 升高,不采取措施即烧穿
3 炉缸炭砖砖衬结构
1. 炭砖厚度： 550mm太薄，建议环炭1000mm，炉底2000mm 2.大块炭砖砌筑的炉缸环炭应消除水平通缝 3.坚持好传热的顺序 . 炉底由下至上,导热系数由大至小 . 环炭由冷面至热面,导热系数由大至小 . 消除中间热阻层 4.高度关注炭捣料的材质与施工质量
2.27
19
15700
兴澄特钢1号高炉
450
2002.9.10.～仍在生产
3.72
13679
高炉寿命的现状:
高炉炉缸烧穿事故频发
2000年以来国内部分高炉炉缸烧穿座数 14 12 10
座数
8 6 4 2 0 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 年份
盐水
2. 冷却壁与冷却比表面 建议冷却壁结构其冷却比表面大于1.0
表2
高炉 鞍钢3高炉 1代 宝钢3高炉, 1代 宝钢3高炉, 2代 宝钢4高炉, 1代 宝钢4高炉, 2代
鞍钢3号和宝钢3、4号高炉冷却壁及冷却比表面的比较
冷却壁方式及进出口管数 立式， 4进4出, 宽1040mm 卧式, 10进10出, 高1450mm 卧式, 10进10出, 高1600mm 立式， 4进4出, 宽920mm两段铜壁 卧式, 10进10出, 高1600mm 管径与管间距 50mmx260mm 60.3mmx145mm 70mmx160mm 50mmx230mm 70mmx160mm 冷却比表面积 0.604 1.31 1.374 0.683 1.374
1.高炉寿命的现状
表1 国内外长寿高炉典范
高炉名 炉容/m3 开停炉时间 利用系数 t/(m3· d) 寿命 年 一代炉役产铁量 t/m3
巴西Tubarao厂1号
4415
1983.11.30~2012.4.1 8
1994.9.20.~2013.9.1
2.09
28. 4
21272
宝钢3号高炉
4350
• •
• • •
冷却水与冷却器结构
3.冷却水量与水速
1)保证2.0±0.2m/s,这是生产中验证了的 2)水速和冷却比表面积都做达到要求,水量就确定了，闭路循环是省水的，但循环用 水不省电。 3) 此时如再采用分段式冷却,总水量是增加的,这就应优化匹配 4)宝钢同志对卧式冷却与竖排立式冷却壁达到同样水流密度的比较 , 4.0m/s水速其系 统要整体升级
高炉炉缸结构上一些 问题的讨论
汤清华 2015.6.
前言
• 高炉炉缸寿命的长短决定了高炉一代炉役的周期。高炉 生产中只要炉缸不出现险情就可继续生产，炉缸以上”干 区”无论出现冷却壁烧坏或炉皮开裂等毛病都可以通过短 期的抢修来继续生产，有的还可修旧如新。而炉缸出问题 则不行，一旦温度超限，采取措施不见效果，就必须停炉 大修，否则有烧穿的危险。因此，高炉大修周期由炉缸寿 命来决定。 • 近年来我国高炉炉缸寿命得到大幅度地提高,出现一批1019年的长寿高炉,也是以炉缸寿命为评价的。长寿命为国 民经济建设和节能减排做出了巨大的贡献。但发展不平衡, 还有很多高炉达不到设计寿命,甚至不断发生炉缸烧穿事 故，给企业安全、生产经营带来严重的损失。结合国内外 高炉炉缸烧穿的实际，提出延长高炉炉缸寿命结构上的一 些的问题，与同仁共同讨论。
冷却水与冷却器结构
• 宝钢3高炉的冷却比表面积是宝钢4高炉第一代、鞍钢3高炉第一代的两倍多, 表明炉缸铸铁冷却壁的冷却比表面积0.6以上是不够的,宝钢4高炉第一代也只 运行9年，应当说明了这一点,同样某5800高炉炉缸冷却壁冷却比表面积即使 做到0.98,虽不断增加水量但环炭温度仍难于控制,因此建议学宝钢3高炉做到 1.3以上，宏观上的低水量,微观上的高冷强， 卧式冷却壁既保证了炉壳开孔处的强度,又均匀了冷却水温，宝钢4高炉第一 代不单炉缸环炭温度不能受控,压浆还造成炉壳变形，因此，第二代果断地采 用了宝3高炉的结构，应为成功的经验。 宝钢4高炉炉缸第一代用了2段铜冷却壁,实践说明炉缸用铜冷壁没达到长寿 的目的，在此再次建议若非要采铜冷壁, ”湿区”也不宜采用钻孔机加工铜冷 却壁,每块冷却壁12-16个焊接孔,在炉内受各种应力一旦开焊渗水,将造成恶 性事故,宜用铸铜冷却壁,炉内壁体上无焊接孔。 接近20m直径的炉壳内,每1.6m高度上安装卧式排列20块冷却壁，较好地做 到了每块冷却壁10进10出的冷却水管,冷却表面是当今冷却壁结构炉缸最大 的,虽然水量偏小但流速达到1.8-2.0m/s，是可满足要求的。 上述所谓”冷却比表面积”与炉缸外面喷淋冷却、夹壳式冷却方式不同,我国 行业内是用冷却水管外周长再除管间距,即冷、热表面都计算进去了,与前两 种结构进行比较应除以2才可相比。 用此例来讨论当今炉缸冷却壁的优化问题
有的认为主要原因是：
a. 炭砖质量不好, b. 施工质量差, c. 冶炼强度过高, d. 有害杂质超标。
笔者认为：
e. 炉缸结构不佳也应是主要原因之一。
2.炉缸炉壳结构
2.1.高炉炉缸壳体没有收角,缸炭砖上浮，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ缝变大，钻铁、 锌。 2.2.收缩位置在风口段下方，太高 ，同样上浮，砖缝变大， 钻铁、锌。
5.关于死铁层深度
• 死铁层深度为炉缸直径20%不宜继续加深,有不少实例证明,过深不一定使炉 缸长寿和减少象脚侵蚀，目标是希望炉缸形成锅底型侵蚀才能长寿。如某 1250m3高炉,死铁层设置为2800mm,无陶瓷杯壁，按炉缸直径20%应当是 1600mm,开炉4.5年因锌害环炭温度升至1080℃,被迫停炉大修炉缸,结果炉缸 侵蚀最严重的处仅剩280mm,且从陶瓷垫表面上移了1400mm左右,也就是说 加深的死铁层不但没起好作,反而造炉底温度过低，炭砖中占入大量Zn,形成 Zn板,将炉底板平均抬高。建议再实践几年,并提出几个讨论题：