武钢4号高炉炉底炉缸破损调查分析

武钢４号高炉（２５１６ｍ＾３）第二代炉役采用了全炭砖水冷薄炉底结构，一代炉役寿命达１１年６个月，停炉大修时的破损调查表明，炉底炉缸的破损严重，究其原因主要是采用的普通炭砖质量差。因炭砖质量差，开炉仅１年半，炉基温度就升高到５６０℃，此后便开始了长达１０年的钒钛矿护炉，确保了炉底炉缸的生产安全，炉底炉缸的破损调查结果也表明钒钛矿护炉是富有成效的。     

长钢8号高炉炉缸炉底破损调查及长寿经验

对长钢8号高炉炉缸炉底破损调查及长寿经验进行了总结分析。8号高炉一代炉役寿命9年10个月,单位炉容产铁量10640 t/m³,停炉后进行的炉缸炉底破损调查结果表明,炉缸与炉底交界处侵蚀最为严重,呈象脚状侵蚀,炉缸炭砖部分环裂,炉底5层满铺炭砖完好,炉缸侵蚀的原因主要是铁水环流、铁水溶蚀、有害元素侵蚀和热应力等。8号高炉这一代炉役的长寿经验:一是均衡稳定的生产组织;二是长期稳定顺行的炉况;三是及时采取相应的护炉生产措施,四是合理应用炉体维护技术。     

现代高炉炉底炉缸设计探讨

从设计角度,对高炉炉底炉缸如何实现长寿进行了探讨认为,建立有效的传热机制,形成稳定的渣铁保护层,是炉底炉缸长寿设计要达到的目标.小块炭砖、大块炭砖、进口炭砖、国产炭砖、陶瓷杯的使用都是实现这个目标的手段。     

三高炉炉缸、炉底浸蚀情况预测与分析

为了保障高炉安全生产，根据太钢三号高炉热电偶历史最高数据预测了炉缸炉底浸蚀状况，同时应用该软件分析铁水流动、耐材导热系数、死铁层深度和高炉异常对炉缸炉底的浸蚀影响，并得出炉缸炉底长寿的若干推论，对评价目前浸蚀状况和护炉及未来太钢长寿、高效高炉的建设提出若干参考意见。     

影响高炉炉底炉缸炭砖使用寿命的因素

对影响高炉炉底、炉缸炭砖使用寿命的因素进行了分析，认为作为长寿高炉炉底、炉缸炭砖必须具备高抗热应力、高抗碱金属侵蚀、高抗CO分解侵蚀、高抗铁水渗透、高抗氧化性能以及高抗铁水溶蚀性能。     

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。     

高炉炉缸炉底结构设计研究

简述了高炉炉缸炉底结构发展的过程及目前国外高炉炉缸炉底所采用的形式；介绍了鞍钢７号高炉炉缸炉底的设计情况，并总结了其采用的陶瓷杯结构和半石墨化碳砖的优点。     

太钢高炉炉底炉缸长寿探讨

通过分析计算确定了太钢3号高炉侵蚀预测数学模型。为了保障高炉生产的安全,根据太钢3号高炉热电偶历史最高数据预测了炉缸炉底侵蚀状况。同时应用该软件分析铁水流动、耐材导热系数、死铁层深度和高炉异常对炉缸炉底的侵蚀影响,并得出炉缸炉底长寿的若干推论,对评价目前侵蚀状况和护炉及未来太钢长寿高效高炉的建设提出若干参考意见。     

8号高炉护炉实践

高炉长寿设计是个系统工程,仅靠任何单一技术无法实现高炉长寿目标,必须统筹考虑高炉设计、砌筑、维护及操作等各个环节。为了提高高炉的寿命,对首钢长钢8号高炉炉缸、炉底的侵蚀情况进行调研,分析蚀损原因,提出改善炉缸、炉底耐火材料结构以及可提高技术水平和护炉效果的方案。     

关于高炉炉缸长寿的关键问题解析

 高炉长寿化是大型高炉发展的必然趋势,实现高炉长寿的关键在于弄清高炉侵蚀的根本原因。从高炉炉缸侵蚀机理、高炉炉缸象脚型侵蚀原因、高炉炉缸圆周方向侵蚀不均匀性、高炉冷却强度与冷却效率以及高炉炉缸维护技术等5个方面探讨了高炉长寿存在的共性问题,指出高炉炉缸炭砖损毁的本质是碳不饱和铁水对炭砖的溶蚀。具体结果表明,首先,高炉炉缸象脚型侵蚀最严重部位位于高炉炉缸死料柱的根部位置;其次,阐明了直接导致高炉存在不均匀侵蚀的主要原因在于冷却系统的冷却水量和送风系统的风量在高炉周向方向分配不均匀;然后,阐明了冷却系统的作用本质是降低耐火材料热面温度,并提出了高炉冷却强度指数及高炉冷却效率指数;最后,分析了采用无钛矿护炉和钛矿护炉两种模式的高炉炉缸维护技术。     

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。     

高炉自焙炭块-陶瓷砌体炉缸结构的优化

通过分析自焙炭块－陶瓷砌体炉缸内衬结构的机理，并结合生产实践，提出了炉缸内衬新结构方案。新方案使炉缸结构趋于更加合理，有利于进一步延长炉寿命和降低工程投资。     

含钛物料护炉方法的探讨

炉缸炉底异常侵蚀是影响高炉寿命的主要因素。目前,延长炉缸炉底寿命的主要措施有两个：一是改进炭砖质量,二是采用含钛物料护炉。若能把二者有机结合起来,将会大大延长高炉寿命。为此,作者设想把含钛物料以微粉添加剂形式加入炭砖配料中生产含钛复合炭砖。这种炭砖抗氧化性和抗铁水渗透性较好,而且在炭砖被侵蚀时能及时生成Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）沉积物,阻滞碳的进一步溶解和铁水的侵入,对炉底炉缸有保护作用,可克服目前含钛物料护炉方法的一些弊端,有效利用宝贵的钛资源     

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.     

太钢高炉上下部操作炉型相互作用及其影响

 通过太钢2座4 350 m3高炉生产、操作炉型监控和维护的实践,认识到高炉上下部操作炉型之间有密切的相互作用关系,其对炉缸寿命有一定的影响。高炉上部的操作炉型受到炉腹煤气量、炉身部位耐火材料的选择以及炉身冷却水流向的影响。适当的炉腹煤气量、减少冷却板与砖衬间可能形成的窜气通道、冷却水横向分段、分区冷却有助于形成合理的上部操作炉型。炉身操作炉型与渣皮厚度具有相互作用关系,风口以上操作炉型对炉缸炉底的侵蚀和结厚也存在相互作用关系。通过维持炉芯死焦堆透气透液性、高炉炉身硬质压入以及钒钛矿护炉等措施,维持合理的上、下部操作炉型,改善了炉况顺行和操作指标,同时减缓炉缸侧壁的侵蚀。     

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。     

高炉炭砖侵蚀机理分析

首钢迁钢2号高炉开炉2年后炉缸便发生水温差异常升高现象,长期被迫加钛护炉,控制冶炼强度。研究炭砖的侵蚀是探索炉缸侵蚀的关键。通过化学成分分析、SEM和EDS等手段,研究2号高炉炉缸炭砖异常侵蚀状态和机理。结果表明,13号风口下方象脚区炭砖主要受铁、钾、硫等侵蚀,其中铁的侵蚀深度最深;20号风口下方象脚区炭砖除受铁、钾和硫侵蚀外,受锌侵蚀也较为严重,但锌的侵蚀深度小于铁、钾和硫的侵蚀深度;出铁口区炭砖主要受锌和硫侵蚀,该区炭砖附近存在串气现象,炭砖表层有裂纹,裂纹处主要为锌和硫。炭砖芯部存在混料不均现象,其将导致碳砖随着炉缸温度和压力的变化而产生裂纹。     

炉缸长寿的关键在于耐火材料质量的突破

分析了高炉炉缸损坏的机制,认为现代高炉造成炉缸烧穿的关键因素是液态渣铁流动的机械冲刷。当前,炉缸烧穿的主要原因是炭砖的铁水熔蚀指数过高。延长炉缸寿命的关键在于耐火材料质量的突破。