碳复合砖在柳钢5号高炉炉缸的应用

结合炉缸炉底内衬结构特点,对柳钢5号高炉碳复合砖内衬结构(第3代炉役)和传统内衬结构(第2代炉役)的生产状况和炉缸寿命进行调研分析。碳复合砖内衬结构在高炉生产波动较大、原燃料质量稳定性较差的条件下,炉缸热电偶温度长期维持在相对稳定水平,炉缸侧壁碳复合砖几乎没有被侵蚀。5号高炉生产实践表明,采用碳复合砖内衬结构显现出一定的优越性,不必因炉缸的安全问题而休风减产,也不必采用特殊的护炉手段增加额外的维护成本,因而,碳复合砖内衬是新一代长寿高炉炉缸炉底的优选材料。     

大型高炉炉缸结构的研究

归纳了炉缸、炉底的破损原因,指出预防破损的对策,在总结国外几种炉缸内衬结构特点的基础上,提出了适合我国情况的炉缸内衬结构     

通过实验手段确定高炉炉缸中的温度

在这项研究中对瑞典SSAB Oxelosund公司的2号高炉进行了温度测量。对炉缸内衬和炉缸壁以及炉缸的底部进行了温度测量。炉缸内衬温度的测量采用固定安装热电偶，炉缸表面温度测量用手持热电偶。这项研究的目标是找到内衬温度和表面温度之间的关系，以及在内衬热电偶温度读数白馐础上寻找确定炉缸表面温度的方法。总的结论是，在内衬热电偶温度读数的基础上可以确定炉缸底部以及炉缸壁表面的温度。     

高炉炉缸炉壳开裂补强的计算

结合高炉炉缸结构传热和受热膨胀的力学特征,阐述了炉壳纵向开裂前和补强后的高炉炉缸结构的应力和强度计算方法,给出了根据冷却壁热流量计算内衬厚度、炉缸结构界面温度、内衬和炉壳应力的计算式.     

高炉炉缸内衬结构分析

从讨论高炉炉缸内衬的破损因素着手，对传统在炭块或微孔大炭块，陶瓷杯及热压岩砖三种炉缸内衬结构进行了分析比较。作者认为，热压炭砖砌成的炉内衬是较为可靠的一种结构形式。     

高炉炉缸复合内衬新结构的开发

针对炭块－陶瓷砌体复合炉缸内衬存在的薄弱环节,研究了开发新型高炉炉缸复合内衬结构,其基本思路就是根据炉缸内衬各部位工作条件的不同,选择不同性能,不同档次的耐火材料,并搭接咬合砌筑,在满足高炉长寿的同时,又能避免耐火材料功能过剩,降低工程成本。     

高炉炉缸内衬的温度场设计及其状态与寿命研究

根据高炉炉缸在实际生产中的情况,将炉缸内衬划分为有限单元,采用能量平衡原理建立炉缸内衬温度分布模型,并应用于高炉炉缸内衬设计,进而对炉缸的工艺设计做必要的调整优化,以此获得合理的炉缸内衬温度分布。在此基础上,通过实际生产中的内衬温度推测炉缸内衬侵蚀程度,对炉缸内衬的寿命进行预测。研究结果表明:采用了温度场分布设计技术优化的碳砖-陶瓷杯炉缸内衬的高炉,陶瓷杯侵蚀速率很缓慢,推测蒜头状部位的陶瓷杯使用时间可达10 a以上。     

高炉炉缸内铁水环流与内衬侵蚀

从分析中心焦柱在炉缸内的受力出发，计算了１０００￣５５８０ｍ＾３高炉大喷煤前后中心焦柱在炉缸铁水内的沉入深度，分析了炉缸内铁水环流的产生与炉缸内衬侵的关系，分析表明大喷煤有得利抑制铁水环流对缸内补的冲刷，提出了降低铁水环流对炉缸内衬侵蚀的途径。     

高炉炉缸炉底长寿实践

介绍杭钢高炉炉缸炉底结构的发展变化情况,分析了几种炉缸结构和内衬材质的特点和应用效果,经多年探讨和发展,杭钢高炉长寿达到了国内先进水平。     

略钢3号高炉内衬的破损状况与修复

对略钢3号高炉内衬的破损状况与修复进行了总结。3号高炉生产仅4年半,内衬就出现严重破损,炉缸侧壁径向侵蚀最深处达到610咖,炉腹至炉身下部径向侵蚀最深处约456mm。为此,采用炉缸整体浇注技术对炉缸进行了修复,采用湿法喷注技术对炉腹以上部位进行了内衬再造。认为炉缸整体浇注技术,能快速有效地实现炉缸陶瓷杯恢复和铁口修复,以及替代风口组合砖。炉缸及炉腹以上部位内衬修复后,高炉运行稳定,生产指标逐步改善,达到了预期目的。     

莱钢3^#高炉炉缸炉底温度场和应力场模拟

莱钢3^#高炉的结构设计采用“陶瓷杯＋热模压小块碳砖”相结合的复合炉缸炉底结构,炉底采用低导热系数的陶瓷材料,炉缸侧壁为较薄的陶瓷杯＋UCAR／小块碳砖结构＋铜冷却壁结构。通过对炉缸炉底温度场及热应力计算可知,1150℃与870℃等温线处于陶瓷层内,减小了发生“蒜头状”侵蚀及碳砖脆化的可能;使用陶瓷材料也避免了热应力对炉缸炉底的侵蚀破坏。     

石钢0号高炉长寿炉缸的设计和使用效果

石钢新建0号高炉(420m^3)采用了陶瓷杯炉缸内衬，具体结构是：炉底满铺3层国产半石墨质炭砖，第4层满铺炭砖为进口微孔炭砖，炉缸铁口区域和铁口以下区域采用进口微孔炭砖；炉底炭砖上面为同心圆斜面压迫式砌筑的莫来石质陶瓷杯垫，陶瓷杯壁采用火块灰刚玉制品；渣口、风口区域砌筑大块灰刚玉组合砖。高炉投产后生产顺利．铁水温度比其他内衬结构有明显的提高。     

高炉炉缸炭砖砌筑结构的传热学

 从传热学角度通过建立炉缸传热数学模型,分别对大块炭砖的炉缸结构和小块炭砖的炉缸结构进行了讨论。计算了它们在烘炉阶段和高炉开炉后炉缸砖衬的温度,发现了按照目前的烘炉规范进行烘炉,难以将炭砖与冷却壁间的填料烘干,填料的导热系数达不到设计值。填料的存在导致砖衬热面温度升高,致使砖衬侵蚀加剧。因此,在冷却壁与炭砖之间取消填料,让炭砖直接顶砌冷却壁具有明显的传热优势。对于使用小块炭砖的炉缸,可以直接将炭砖顶砌冷却壁,消灭填料对炉缸传热的限制影响;对于大块炭砖结构的炉缸,先采用部分小块炭砖顶砌冷却壁,在小块与大块炭砖间使用填料,将填料向高炉内部推移约200mm以上,烘炉阶段为了将填料烘干,冷却壁断水烘炉是必需的,为了保证冷却壁的安全,同时讨论了冷却壁断水烘炉应注意的问题。     

整体式陶瓷杯炉缸内衬的设计实践和应用效果

针对炉缸内衬破损的主要因素,将炼铁工艺设计和高炉长寿实践成果融入炉缸内衬设计,对炉缸内衬进行包含炼铁工艺设计、内衬性能设计、砌体结构设计等方面的体系设计为长寿型现代大型高炉奠定寿命技术基础至关重要.已经应用于多座大型高炉的整体式陶瓷杯炉缸内衬通过体系性设计,获得持续稳定、密闭等有益于长寿的技术特征,它们的实际使用情况表明,炉缸内衬温度结果符合设计预期,陶瓷杯侵蚀速率缓慢,理论推测可在10年以上的冶炼周期中为炭砖提供有效保护.     

宝钢4#高炉新技术新工艺新材料的应用

宝钢分公司4#高炉应用了一系列新技术、新工艺、新材料:采用了陶瓷垫和热压小块碳砖相结合的新型复合炉缸结构,炉缸首次使用了铜冷却壁;炉腹、炉腰部位首次选用了石墨砖,炉体运用了冷却板和微型冷却壁结合的冷却设备;应用了环保型新英巴渣处理技术和高效的环缝洗涤煤气清洗工艺;并且应用了一系列高效生产、二次能源利用新技术,如炉前运用了全液压高效操作设备,原料采用了小块焦回收利用工艺.4#高炉工艺、技术装备进步,体现了长寿、节能、环保、高效的设计理念,反映了当前钢铁业可持续发展的方向,也为4#高炉顺利开炉和创造一流指标奠定了坚实基础.     

太钢新建4350 m~3高炉长寿炉缸炉底研究

以太钢新建4 350m3高炉为例,论述了为实现高炉炉缸炉底的长寿,从高炉的设计、选材和砌筑等方面采取的一系列措施。炉缸设计采用"传热法",炉底设计采用"隔热法",炉缸炉底整体设计采用了"扬冷避热梯度布砖法"。炉缸选材使用优质高导热系数的碳砖,为了克服冷却壁与碳砖之间捣打料带来较大热阻,砌筑过程中碳砖采用顶砌冷却壁方式,并且严格控制砖衬宽度;炉壳与冷却壁采用分段灌浆。通过建立炉缸炉底传热数学模型,进一步表明了该高炉炉缸炉底优良的性能,投产后1 150℃等温线位于炉缸砖衬热面附近,有利于渣铁壳的形成;同时碳砖内部温度普遍低于750℃,温度梯度较小,碳砖脆化及热应力对砖衬的破坏作用较轻,为日后实现长寿炉缸炉底创造了必要的条件。     

UCAR炭砖在鞍钢高炉应用分析

介绍了UCAR炭砖在鞍钢高炉炉缸的应用状况,根据炉缸结构、冷却系统,结合炭砖理化检验结果,分析讨论了鞍钢UCAR炭砖炉缸异常侵蚀原因,认为炉缸炭砖必须使用电煅无烟煤生产工艺,不能使用过量填加石墨的生产工艺,炉缸炭砖不能片面追求导热系数指标,必须综合考虑平均孔径、小于1μm容积比、抗氧化性、抗碱性、抗渣侵蚀和铁水溶蚀率。     

鞍钢7号高炉大修改造设计

鞍钢7号高炉大修改造设计中采用了烧结矿分级入炉与小块焦回收、串罐水冷无料钟炉顶、铜冷却壁与双层水管镶砖冷却壁、软水闭路循环冷却、炉体薄炉衬结构、微孔炭砖与陶瓷杯复合炉缸炉底结构、平坦化出铁场、外燃式热风炉与双预热系统、嘉恒法水渣处理装置、塔文煤气洗涤系统和TRT余压发电等新技术和新工艺,高炉投产后生产稳定顺行,主要技术经济指标均达到设计值。     

Critical Heat Flux of Blast Furnace Hearth in China

The critical heat flux surveys of thirteen Chinese blast furnaces were carried out.The mathematical model of hearth bottom was established and the temperature field was simulated by utilizing the method of inverse problem based on the collected parameters and temperature data.The critical heat flux and dangerous critical heat flux of hearth were defined and analyzed as well as the initial and investigative critical heat flux of hearth,and the influences of thermal conductivity and residual thickness of carbon bricks on critical heat flux were discussed.The relationships between critical heat flux of stave and hearth bricks were also compared.It is found that the dangerous critical heat flux of these blast furnaces ranged from 9.38 to 57kW/m2.Therefore,there was no uniform critical heat flux of hearth due to the structure design,refractory materials selection,construction quality of hearth and other factors.The heat flux should be lower than the critical heat flux with corresponding thickness of carbon bricks to control the erosion of hearth.The critical heat flux of stave would be much lower than that of hearth bricks with the air gap.However,the critical heat flux of stave should be higher than that of hearth bricks when gas existed between furnace shell and staves.     

有害元素对高炉炉缸侧壁碳砖的侵蚀

对湘钢2号高炉炉缸七个有代表部位的样品进行扫描电镜、能量色散谱、X射线衍射和原子吸收光谱分析,研究有害元素对高炉炉缸侧壁碳砖的侵蚀以及粉化断裂机理.结果表明,高炉炉缸不同部位的碳砖侵蚀机理不同.第一层以有害元素在碳素熔损反应中的催化作用及生成白榴石为主;上部碳砖侵蚀以K渗透到砖缝中,改变砖质为主;风口以Zn侵蚀为主;铁口K含量较多,另有Pb富集.同种有害元素在不同部位侵蚀碳砖的机理有所不同.K元素在最上部以催化作用为主,在下部以渗透到碳砖内部使碳砖改性为主;Zn在风口碳砖有明显的结晶,在炉缸炉底上部含有大量的Zn并没有结晶,而是附着在砖表面上部.