高炉本体

3.2 高炉炉衬

优化高炉炉型

我国炼铁工作者历来重视高炉炉型设计，通过研究总结高炉破损机理和高炉反应机理，优化高炉炉型设计的基本理念已经形成。

（1）加深死铁层深度

实践证实，高炉炉缸炉底“象脚状”的异常侵蚀，主要是由于铁水渗透到碳砖中，使碳砖脆化变质，再加之炉缸内铁水环流的冲刷作用而形成的。加深死铁层深度，是抑制炉缸“象脚状”异常侵蚀的有效措施。死铁层加深以后，避免了死料柱直接沉降在炉底上，加大了死料柱与炉底之间的铁流通道，提高了炉缸透液性，减免了铁水环流，延长了炉缸底部寿命。理论研究和实践表明，死铁层深度一般为炉缸直径的15%~20%。

（2）适当加高炉缸高度

高炉在大喷煤操作条件下，炉缸风口回旋区结构将发生变化。适当加高炉缸高度，不仅有利于煤粉在风口前的燃烧，而且还可以增加炉缸容积，以满足高效化生产条件下的渣铁存储，减少在强化冶炼条件下出现炉缸“憋风”的可能性。近年我国已建成或在建的大型高炉都有炉缸高度增加的趋势，高炉炉缸容积为有效容积的16%~18%。

（3）加深铁口深度

铁口是高炉渣铁排放的通道，铁口区的维护十分重要。研究表明，适当加深铁口深度，对于抑制铁口区周围炉缸内衬的侵蚀具有显著作用，铁口深度一般为炉缸半径的45%左右。这样可以减轻出铁时在铁口区附近形成的铁水涡流，延长铁口区炉缸内衬的寿命。

(4)降低炉腹角

降低炉腹角有利于炉腹煤气的顺畅排升，从而减少炉腹热流冲击，而且还有助于在炉腹区域形成比较稳定的保护性渣皮，保护冷却器长期工作。现代大型高炉的炉腹角一般在800以下，本钢1号高炉2600（上标）炉腹角已降低到75.370。

3.3 炉体冷却方式

长寿炉缸炉底的关键是必须采用高质量的碳砖并辅之合理的冷却。通过技术引进和消化吸收，我国大型高炉炉缸炉底内衬设计结构和耐火材料应用已达到国际先进水平。以美国UCAR公司为代表的“导热法”（热压炭砖法）炉缸设计体系已在本钢、首钢、宝钢、包钢、湘钢等企业的大型高炉上得到成功应用；以法国SAVOIE公司为代表的“耐火材料法”（陶瓷杯法）炉缸设计体系在首钢、梅山、宝钢、鞍钢等企业的大型高炉上也得到了推广应用。日本大块炭砖——综合炉底技术在宝钢、武钢等企业的大型高炉上也取得了长寿实绩。“导热法”和“耐火材料法”这两种看来似乎截然不同的设计体系其技术原理的实质却是一致的。即通过控制1150℃等温线在炉缸炉底的分布，使炭砖尽量避开800~1100℃脆变温度区间。导热法采用高导热、抗铁水渗透性能优异的热压小块炭砖，通过合理的冷却，使炭砖热面能够形成一层保护性渣皮或铁壳，并将1150℃等温线阻滞在其中，使炭砖得到有效的保护，免受铁水渗透、冲刷等破坏。陶瓷杯法则是在大块炭砖的热面采用低导热的陶瓷质材料，形成一个杯状的陶瓷内衬，即所谓“陶瓷杯”，其目的是将1150℃等温线控制在陶瓷层中。这两种技术体系都必须采用

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具有高导热性且抗铁水渗透性能优异的炭砖。将两种设计组合在一起不失为一种合理的选择，首钢1号高炉2536（上标）采用热压炭砖——陶瓷杯组合炉缸内衬技术，至今已安全运行10年，预计高炉炉缸炉底寿命可以达到15年。随着微孔炭砖、超微孔炭砖的相继问世，大块炭砖综合炉底技术得到进一步发展，但采用此种结构的炉缸炉底须长期进行护炉操作。另一种值得关注的现象是高炉炉底和炉缸壁厚度都呈减薄趋势，个别大型高炉的炉底厚度已经减薄到2400mm，首钢首秦公司1号高炉1200（上标）炉缸采用热压炭砖，其炉缸厚度仅为800mm。

1、铜冷却壁

20世纪70年代末期，德国GHH公司和蒂森公司合作率先在高炉上应用了铜冷却壁，取得令人满意的效果。高炉铜冷却壁具有高导热、抗热震、耐高热流冲击和长寿命等优越性能，越来越多的应用于国内外大型高炉的关键部位，为高炉高效长寿起到了重要作用。

我国对铜冷却壁的研究始于20世纪90年代中期。广东汕头华兴冶金备件有限公司和首钢合作，于2000年1月设计研制出2块铜，应用了该公司提供的120块铜冷却壁，这是我国高炉正式使用铜冷却壁，并安装冷却壁技术已经实现国产化。据不完全统计，目前我国用国产铜冷却已在首钢2号高炉1726（上标）上试用，取得了显著的应用效果。2002年3月首钢2号高炉技术壁，标志着铜冷却有20余座大型高炉采用了国产铜冷却壁。

采用铜冷却壁的技术原理是依靠铜冷却壁优异的导热性、抗热震性和耐高热流冲击性，在其热面能够形成比较稳定的保护性渣皮。即使渣皮瞬间脱落，也能在其热面迅速地形成新的渣皮保护冷却壁，这种特性是其他常规冷却器所不能比拟的。实践证明，铜冷却壁是一种无过热冷却器，使用寿命可以达到20~30年。铜冷却壁在首钢、武钢、本钢、鞍钢、攀钢、湘钢等企业的大型高炉上已经得到了应用。

目前，我国已经研制出多种不同形式的铜冷却壁，有轧制铜板钻孔铜冷却壁、铜管铸造铜冷却壁、Ni-Cu合金管铸造铜冷却壁、铸造坯锻压钻孔铜冷却壁和连铸铜冷却壁等。轧制铜板钻孔铜冷却壁由于结构致密、组织缺陷少、冷却效率高，其应用范围最为广泛。

铜冷却壁是高炉长寿的关键技术之一，铜冷却壁的应用使高炉在不中修的条件下，寿命达到15~20年成为可能。铜冷却壁应使用在高炉热负荷最大的区域，即炉腹、炉腰和炉身下部，该区域是高炉异常破损严重且造成高炉短寿的关键部位，在此区域使用铜冷却壁对于延长高炉寿命具有重要作用。此外，在高炉炉缸（特别是铁口区）使用铜冷却壁也将会取得良好的应用效果。进一步优化铜冷却壁结构，降低造价是我国铜冷却壁技术发展的重要课题。

2、软水密闭循环冷却技术

高炉冷却系统对于高炉正常生产和长寿至关重要。20世纪80年代末期，我国高炉开始采用软水密闭循环冷却技术，经过不断地改进和完善，软水密闭循环冷却技术已日趋完善，并成为我国大型高炉冷却系统的主流发展模式。

软水密闭循环冷却技术使冷却水质得到极大改善，解决了冷却水管结垢的致命问题，为高效冷却器充分发挥作用提供了技术保障。该系统运行安全可靠，动力消耗低，补水量小，维护简便。

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