高炉长寿技术

缸内侧壁部位降低工作面(热面)温度，并
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形成渣皮状附着物，将800℃等温线推至碳砖以外， 保护炉缸内壁，实现炉缸系统的安全高效长寿。
此类炉缸侧壁耐材使用具有高导热系数的热等 静压小块碳砖或超微孔碳砖，其透气度比普通碳 砖低100倍。这样的低孔隙度能阻止铁水和熔渣的 渗透，具有高抗碱性能，可吸收部分热应力。配 以高效的水冷系统，能将炉缸的热流迅速传递给 冷却系统带出炉外，降低了炉缸壁的温度梯度， 从而在炉缸侧壁炉衬耐材的热面形成一层稳定的 凝结保护层，抵抗炉缸侧壁的“象脚形”侵蚀，使炉 缸长寿。小块碳砖还能缓冲缸壁的径向热膨胀， 能调节缸壁厚度上的差热膨胀，使大块
我国近年来新建或大修后的高炉，都采用全
炉体冷却技术装备，从炉底至炉喉全部采用冷却
器，无冷却盲区，可实现高炉各部位的同步长寿。
例如宝钢4号高炉、武钢6号高炉、鞍钢新1号高
炉均采用全炉体冷却技术。
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（1）炉底、炉缸区域的长寿技术
为加强炉缸侧壁、特别是铁口附近区域的冷
却效果，有一些高炉在铁口四周采用铜冷却壁(如
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三 国内高炉炉龄情况
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四 影响高炉寿命的因素
（1）高炉长寿的影响因素
高炉能否长寿主要取决于以下因素的综合效 果：一是高炉大修设计或新建时采用的长寿技术， 如合理的炉型、优良的设备制造质量、高效的冷 却系统、优质的耐火材料。二是良好的施工水平。 三是稳定的高炉操作工艺管理和优质的原燃料条 件。四是有效的炉体维护技术。这四者缺一不可， 但第一项是高炉能否实现长寿的基础和根本，是 高炉长寿的“先天因素”。如果这种“先天因素”不 好，要想通过改善高炉操作和炉体维护技术等措 施来获得长寿，将变得十分困难，而且还要以投 入巨大的维护资金和损失产量为代价。
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五 一代长寿高炉的设计思想
从国内外近年大修或新建的高炉所采用的长 寿装备技术来看，现代高炉的长寿设计思想有以 下方面:（1）注重高炉整体寿命的优化设计，精 心施工，确保高炉各部位同步长寿。（2）强调 高效冷却设备和优质耐材炉衬的有效匹配，从炉 底至炉喉全部采用冷却器，无冷却盲区，并针对 高炉不同部位的破损特点，选用不同材质的冷却 设备和耐火材料。（3）增加死铁层深度(达炉缸 直径的20％左右)，以减少炉缸内铁水环流对炉 缸侧壁的冲刷侵蚀。
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一 高炉长寿技术的内涵
新建一座大型高炉或对一座大型高炉进行改 造性大修, 投资多达十几亿元甚至几十亿元,
高炉为什么要长寿?初看是一个老生常谈的问 题。如果进一步思考，人们似乎对这个问题的认 识并不一致。
从长远观点看高炉长寿应当是钢铁工业走向 可持续发展的一项重要措施，以减少资源和能源 消耗、减轻地球环境负荷为目标。在这一点上容 易取得共识，而对达到什么程度的高炉才能算长 寿，钢铁界的认识并不一致。
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因此，提高高炉的设计和建设水平，是实现 高炉长寿的根本所在。
（2）影响高炉一代寿命的关键部位 大量事实表明，影响现代高炉一代炉役寿命
的薄弱环节主要集中在两个区域：一是炉腹、炉 腰至炉身中下部；二是炉缸区域（铁口、渣口又 是炉缸的薄弱wk.baidu.com处）。
（3）高炉关键部位的破损机理 炉腹、炉腰及炉身中下部 炉腹的破损包括：（1）温度波动造成的热震
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高炉长寿是为钢铁工业走向可持续发展服务 的。高炉长寿应包含以下目标：
（1）高炉一代寿命(不中修)在20年以上； （2）高炉的一代炉龄是在高效率生产的状态 下度 过的，一代寿命内平均容积利用系数在2.0t ／(m3·d)以上，一代寿命单位炉容产铁量在15 000 t／m3以上；（4500m3高炉产铁6750万t） （3）高炉大修的工期缩短到钢铁联合企业可 以承受的范围之内，例如两个月之内，大修后在 短期内生产达到正常水平，例如7~10天，使钢铁 厂成为高效率的钢铁企业。
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高炉长寿技术的核心是高炉一代构建一个合 理操作炉型的永久性炉衬，使高炉一代寿命达 到上述目标。如能达到上述目标，高炉座数可 以最少，能源消耗可能最低，运行效率可能最 高。
我国高炉现在的长寿水平与上述目标差距很 大。国际上炼铁高炉寿命也未达到上述目标。
为了钢铁工业的可持续发展，高炉长寿技术 应当为实现上述目标服务。
武钢6号高炉、鞍钢新1号高炉等)。同时，在炉
衬耐材方面，采用以下两种方法来获得炉缸长寿
保护层：一是强化冷却理论或热解决论，即采用
全碳质材料炉底炉缸结构；二是碳质一陶瓷材料
复合炉底炉缸结构。
全碳质材料炉底炉缸结构
主张高导热设计的薄壁炉衬结构，强调通过
高导热系数的半石墨碳块将热量传递给冷却系统，
从而实现热平衡。同时利用良好的导热性，在炉
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（4）在追求高炉长寿的同时，也追求高利用系
数（有效容积利用系数最高达2.5 t／（m3.d））、
高喷煤比(喷煤量达200kg／t以上)等。（5）采
用有效的技术监测、炉体维护技术。（6）注重
高炉稳定顺行的工艺操作管理和使用成分稳定的
优质原燃料。
六 一代高炉长寿装备发展趋势
1 采用全炉体冷却技术装备
破坏；（2）高温热应力对炉衬的破坏；（3）熔 渣和铁水的侵蚀；（4）上升煤气流及下降炉料的 冲刷磨损；（5）碱金属及CO气体的化学侵蚀。
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炉底炉缸 炉底、炉缸是高炉内衬破损严重的主要区域
之一。一代炉役的寿命也主要取决于高炉炉底、 炉缸内衬的破损程度。对于炉底、炉缸内衬的破 损大致可概括为：（1）铁水对碳砖的渗透侵蚀。 铁水渗透到碳砖的气孔中，生成FexC一类的脆 性物质，造成碳砖热面脆化，物理性能下降。 （2）铁水环流的机械冲刷。出铁时，铁水环流 冲刷碳砖热面造成碳砖的磨蚀，加之铁水环流的 冲刷，两种破损作用是形成炉缸“象脚状”异常侵 蚀的主要原因。(3)热应力对碳砖的侵蚀。（4） CO2、H2O等对碳砖的氧化。（5）熔渣对碳砖 的冲刷和化学侵蚀。
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二 国外高炉炉龄情况
上世纪80 年代末, 国外大型高炉寿命一般达 到了8~ 10 年。一代炉龄内高炉不进行中修, 单位 炉容产铁达6000~ 7000t/ m3 以上。进入90 年代, 国外高炉的寿命进一步提高, 有很多高炉的实际炉 龄已达15 年左右。目前国外, 特别是日本新建大 型高炉的目标寿命设计为20 年。