陶瓷杯导热系数

我国高炉炉缸出现了建国以来从未有过的事故高峰期！
• （据不全统计，国内某家设计工程单位负责设计和承建的高炉 ，有两位数以上的高炉炉缸出现异常侵蚀或烧穿事故。）
• 另一某知名设计工程单位，先后设计建设8座高炉，投入生产后 仅数年就有6座高炉出现烧穿事故和炉缸异常破损。
• 国内某知名企业在2010年之前建设的多做高炉炉缸温度出现异常 ，被迫采取降低冶炼强度和护炉措施，还有两座高炉发生炉缸烧 穿事故。）
7
三、高炉炉缸破损的原因和预防对策
（一）热流强度和冷却强度设计的理论和实践依据
• 根据对我国炉缸破损的调查发现，相同类型高炉炉缸冷却水量相 差2-3倍，部分高炉因炉缸冷却水量和炉缸冷却壁冷却强度（能 力）不能满足高炉安全运行需要，设计热流强度和冷却强度缺少
理论和实践依据是炉缸异常侵蚀和烧穿重要原因。炉缸安全工作 的核心是东风（冷却强度）压倒西风（炉缸热流强度）
• 高炉生产是钢铁企业的核心环节（冶炼、能耗、成本 的主体），高炉长寿对钢铁企业的生存发展和竞争力 的具有重要的影响。
3
• 到上世纪80至90年代，由于铜质冷却壁研制和 应用、高炉软水闭路循环冷却技术、炉身冷却壁维 修更换技术得到广泛应用，使我国高炉炉身寿命有 了本质提升。高炉炉缸寿命成为影响一代高炉寿命 的限制环节。
2002年鞍钢2号高炉炉底风机停，风冷管变红，规程规定炉底温度需≤ 400 ℃ ）
冷却壁的冷却强度（Q冷）调要具有节的能力（ Q冷≥ 150 kw/m2 ；正常水平30-100 kw/m2 ），否则一旦，炉缸出现异常，无法进行有
提要：
• 一、我国高炉长寿发展概况 • 二 、我国高炉长寿技术面临的问题 • 三、高炉炉缸破损的原因和预防对策
• （一）热流强度和冷却强度设计的理论和实践依据 • （二）炉缸微观侵蚀机理与炉缸的结构性破损 • （三）炉缸死铁层深度和炉缸铁水环流对炉缸侵蚀的影响 • （四）炉缸陶瓷杯（砌体）对炉缸长寿和生产冶炼的影响 • （五）碱金属、高炉炉体冷却系统漏水对炉缸碳砖及侵蚀破损的
全球金融危机，高炉炉体其它装备进入大修周期，剩余碳砖400mm--500mm 以上。）
5
二、我国高炉长寿面临的问题
• 据我国相关专业杂志相关文章介绍，2002年至2009年仅统计部 分钢铁企业有10座高炉发生炉缸烧穿事故（鞍钢技术），2010 年至2011年有11余座高炉发生炉缸烧穿事故（炼铁），2012年 一年有13座高炉发生炉缸烧穿事故。目前，全国上尚有相当数量 高炉炉缸侵蚀严重，被迫采取特殊护炉措施，带病生产运行，
• 同时，国外、国内新型高质量炉衬砖的开发、生产 和应用（高导热微孔碳砖、热压小块碳砖、莫来石 刚玉质陶瓷杯转），自上世纪90年代以来出现了一 批，一代炉龄寿命达到15年至20年，每立方炉容产 铁在1.0万吨至1.5万吨的长寿高炉。
4
例如： • 武钢5号和宝钢3号等高炉的一代寿命（冶炼效率和效果
）已达到世界先进水平。武钢自主创新设计建设的5号 高炉实现无中修一代炉龄15.5年，每立方炉容产铁在 1.1万吨水平。 • 宝钢消化吸收再创新，自主设计建设的3号炉一代炉龄 19年，每立方炉容产铁在1.58万吨，全炉役高炉利用系 数、入炉焦比、煤比等经济技术指标达到世界先进水平 ； • 鞍钢自主设计制造建设的 10号高炉，利用相对廉价的 自焙碳砖，创新应用自焙碳砖与陶瓷砌体技术，实现一 代炉龄13年8个月，每立方炉容产铁在1.08万吨。 10号 高炉大修并不是高炉炉缸侵蚀严重的原因。（当时，2008年
6
• 面对少数高炉高炉长寿技术取得的良好效果，部分企业高炉炉缸 寿命出现普遍性的问题，有二、三十座高炉发生炉缸事故，需要 我们反思、研究和亟待解决。
• 高炉炉缸破损有多重因素影响，不排除高炉炉缸碳砖质量、高炉 炉缸施工质量对高炉炉缸寿命有直接影响，但是多座高炉炉缸在 投产不久就发生异常侵蚀和烧穿，并呈现出同类的破损症状，说 明机械地照搬、照抄国外高炉设计，缺少对高炉长寿技术研究、 消化和创新，致使在高炉炉缸设计、操作和日常检测维护方面存 在严重误区和失误。
t1---冷却水温度;
l1---碳捣厚度;
l2---碳砖厚度;
l3---陶瓷杯厚度; λ1---碳捣导热系数；
λ2---碳砖导热系； λ3---陶瓷杯导热系数;
w/m2
9
≤ 100 ℃ 炉缸冷却壁
≥ 1500 ℃ 炉缸铁水
高炉炉缸传热示意图
10
高炉炉缸要安全工作必须保证： Q冷≥ Q热
否则，就会出现炉衬和冷却壁温度升高，造成损坏。（
影响 • （六）高炉炉缸工作状态监测及信息化管理与炉缸状态失控 • （七）高炉操作对高炉长寿的影响
1
一、我国高炉长寿概况
• 高炉长寿的背景和意义
高炉长寿：是指高炉建成投入运行到主体装备破损 失去功而停炉的一代寿命周期。通常是指高炉炉身和 炉缸发生损坏，需要进行大修（指高炉炉基和结构框 架不动的检修）生产运行周期。
当今，长寿高炉的标准是：一代炉龄寿命在15年至 20年以上，每立方炉容产铁在15000吨以上的长寿高 炉，全炉役高效、低耗、优质、安全环保。
一次大修的耗资和对钢铁企业当期生产经营影响是 巨大的（约需要新建投资1/3至1/2，需要停产2-3个月 ）。
2
• 另一方面，高炉大型化对高炉炉缸结构、衬砖质量、 冷却壁制造质量及冷却能力和高炉生产操作、炉缸工 作状态监测和维护提出更高的要求。
• 炉缸是由高温渣铁、炉衬、炉壳构筑的筒状温度场，热流通过衬 砖 、冷却壁和炉壳借助水和空气向外传递，需要设计炉缸冷却
强度，保证炉衬、冷却壁在安全的温度范围发挥传热（冷却）功 能。
• 根据综合传热傅利叶定律及冷却壁传热公式
•
• 冷却壁的冷却强度：
Q冷
2b
t tj al l
w/m2
s d da
8
其中：t---冷却壁热面温度; tj---冷却水温度;
d---冷却水管直径;
b---镶砖或碳捣厚度;
a---冷却壁厚度一半;
l---冷却水管间距;
α ---冷却水导热系数;
λ---铸铁导热系 数；
λs—碳捣导来自百度文库系数;
炉缸的热流强度
Q热
l1
t3 t1
l
2
l3
1

2
3
其中：t3---炉缸温度;