高炉炉缸凝铁层物相分析

在高炉炉缸破损调研的基础上对高炉炉缸耐火材料热面凝铁层进行取样,利用扫描电子显微镜、物相分析等分析手段揭示了凝铁层的物相组成,并运用Thermol-calc热力学计算软件结合TCFE8数据库对铁水中石墨碳的析出温度及析出相分数进行了计算,最后揭示了炉缸凝铁层物相的形成机理.结果表明,高炉炉缸凝铁层主要由Fe相和石墨碳相交替分布组成,铁水成分对石墨碳析出温度影响较大,石墨碳析出温度远高于铁水凝固温度,铁水中C、Si元素含量对石墨碳析出相分数影响较大,而石墨碳析出相可增大铁水黏度11.9%.凝铁层中石墨碳的析出主要是由于Fe-耐火材料界面温度低于石墨碳析出温度,使得铁水中C不断向耐火材料热面迁移,进而形成Fe-C交替的分层结构.     

长寿高炉炉缸保护层综合调控技术

 在高炉炉缸砖衬热面形成的稳定的保护层,将铁水与砖衬隔离开,避免直接接触,这是保证高炉炉缸长寿、延缓砖衬侵蚀的必要条件。为了研究高炉炉缸长寿的本质,首先通过高炉破损调查和解剖调研,分析了炉缸保护层的物相组成和显微结构,建立了高炉炉缸保护层类别体系。从保护层形成机制的角度将保护层分为富铁层、富渣层、富石墨碳层和富钛层。制定了高炉炉缸保护层综合调控技术路线,提出高炉炉缸保护层能否形成的关键在于合理控制炉缸耐火材料热面温度和铁水成分。最后明确,在高炉正常生产过程中,应从设计、铁水质量、生产操作等3个方面采取措施以促进保护层的有效形成。     

湘钢1号高炉炉缸破损调查研究

在湘钢1号高炉停炉大修过程中,对炉缸进行了侵蚀测量和自上而下取样分析,重点对炉缸炭砖热面黏结物的物相组成和炭砖脆化层的形成机理进行分析。结果表明:炉缸自上而下的黏结物中都有锌、碱金属等有害元素存在,锌在铁口以上主要以鳞片状形式黏附在黏结物上,对炉缸炭砖具有一定的保护作用,而在铁口以下主要是通过铁水侵入炭砖空隙,在炭砖内膨胀破坏炭砖结构;炭砖脆化层的产生,主要是由铁水渗入、有害元素侵蚀和热应力破坏共同作用的结果 。     

高炉炉缸径向焦炭碱金属变化及其对焦炭性能影响的研究

加长风口取样机取得整个高炉炉缸半径上的焦炭样品。分析了炉缸径向不同位置、不同粒级的焦炭的碱金属含量,得出随着炉缸径向相同位置风口焦炭粒度的减小,碱金属含量下降、灰分上升;在风口焦炭粒级相同时,由炉缸边缘至中心,碱金属含量和灰分都增加的结论。通过对炉缸焦炭、入炉焦炭显微组织及碱金属含量的关系的对比分析,得出风口焦炭的碱金属含量和乏∑ISO所占比例都较人炉焦炭高、入炉焦炭各向同性的组成较各向异性的组成在高炉内的抗碳熔损能力强的结论。     

高炉炉缸活性状态的表征及改善途径

基于对宝钢2号高炉炉缸死料柱焦炭、渣铁等物相的取样分析结果,建立了表征死料柱透液性和炉缸活性的指数L。L与2号高炉炉底温度变化具有很好的对应关系,可用于高炉生产过程中对炉缸活性状态进行判断、监视和管理,并提出了改善炉缸活性、控制炉缸侧壁侵蚀的技术途径和措施。     

高炉炉缸碳源渗碳性能及动力学

摘要：提高铁水碳饱和度,减弱侧壁炭砖侵蚀,实现炉缸长寿对高炉炼铁具有重要意义。利用静态法系统地研究了高炉系统中进入炉缸铁水的碳源的渗碳性能,并计算了表观反应速率常数K。研究结果表明,不同碳源的渗碳性能由强到弱为：NMA炭砖>碳棒>煤粉>焦炭>9RDN炭砖。碳源的渗碳性能随其石墨化程度的升高而降低。碳源中的灰分会极大影响其渗碳性能,但以团聚大颗粒形式存在的灰分并不能减弱其渗碳能力,同时Al2O3可明显降低碳源的渗碳速率。9RDN炭砖的渗碳性能低,预示着其可适应更加复杂的炉况条件。煤粉和焦炭渗碳性能偏差,煤粉以及炉料下行过程形成的焦粉进入炉缸会降低死料柱空隙度,造成炉缸不活跃,使得炉况波动频繁,并不利于死料柱渗碳和侧壁保护层的稳定。因此,要适当提升入炉焦炭粒度,增大风量,减弱未燃煤粉及焦粉对炉缸侧壁炭砖长寿的负面影响。     

京唐2号高炉炉缸侧壁温度异常升高原因分析

炉缸的运行状况对高炉长寿起着决定性作用。首钢京唐2号高炉2017年8月开始炉缸侧壁温度急剧上升,对高炉的正常生产和人员安全提出了严峻考验。炉缸侧壁高温点的位置坐标表明,首钢京唐2号高炉炉缸侧壁温度异常升高的直接原因是炉缸内部铁水环流加剧对炉缸内衬的化学侵蚀和物理冲刷。进一步从铁水成分、炉底温度、铁口深度和铁水流速等因素分析,证实了2号高炉炉缸侧壁温度升高的根源在于炉缸活跃性恶化。此外,较高的硫负荷和焦炭灰分、较低的终渣碱度及水箱漏水等因素也在一定程度上促成了炉缸不活的状态。     

武钢6号高炉中修炉内残留焦炭分析

 为了进一步研究焦炭在高炉内的劣化行为,探索更加适合高炉的的焦炭评价指标,利用武钢6号高炉中修挖炉缸的机会,从炉内自上而下分层取出焦炭试样,测定分析经高温反应后的焦炭试样的各项理化性能。采用开元5E-MAG6700全自动工分仪测定其水分、灰分和挥发分,采用科翔XQK-2000型显气孔率测定仪测定其显气孔率和灰分。研究结果表明,炉内残留焦炭相对于入炉焦灰分质量分数较高,固定碳质量分数下降明显,焦炭孔隙内滞留大量炉渣。高炉内初渣中SiO2、Al2O3、CaO和MgO质量分数并不高,MnO和P2O5质量分数是终渣中几倍甚至10倍,有相当部分的造渣是在炉缸下部进行的。高炉内碱金属在炉腹下部至炉缸上部富集量最大,锌在炉缸上部富集量最大。通过对高炉中修残留焦炭的研究分析,对焦炭在高炉各部位的劣化行为规律认识更加深刻,并对高炉的特性把握更加准确,可用于指导高炉生产。     

高炉炉缸凝铁层的组成分析与导热系数测定

摘要：高炉炉缸内衬表面形成稳定的凝铁层将保护高炉炭砖并延长高炉寿命。利用光学数码显微镜观察统计分析高炉凝铁层生产样品,探究不同焦炭体积占比对凝铁层导热系数的影响。利用元素分析（XRF）、X射线衍射分析（XRD）、扫描电镜(SEM-EDS)等手段分析凝铁层的组成,并观察其微观形貌。利用瞬态平面热源法（TPS）测定凝铁层的导热系数,进一步分析其组成与导热系数之间的关系。结果表明,凝铁层由铁、充满铁水的焦炭、石墨碳、少量渣相组成,凝铁层内部没有气隙。凝铁层生产样品的导热系数测定范围为27.21～97.38W/(m·K),导热系数（λ）与其组成的焦炭面积比（Sc=22%～48%）之间的线性关系为：λ=-257.47Sc +157.65。模拟实验凝铁层的导热系数范围为30.54～53.95W/(m·K),该值远大于目前数学模型中采用的凝铁层导热系数（2～4W/m·K）,随着焦炭粒度的增加,凝铁层的导热系数先增加后减小。凝铁层中导热系数（λ）与焦炭体积分数Vc（Vc=39%～50%）的线性关系为：λ=-80.50Vc +78.56。研究结果进一步明确了凝铁层的物相组成及其导热系数,为高炉长寿的研究指明了方向。     

高炉炉缸凝铁层的组成分析与导热系数测定

高炉炉缸内衬表面形成稳定的凝铁层将保护高炉炭砖并延长高炉寿命。利用光学数码显微镜观察统计分析高炉凝铁层生产样品,探究不同焦炭体积占比对凝铁层导热系数的影响。利用元素分析(XRF)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM-EDS)等手段分析凝铁层的组成,并观察其微观形貌。利用瞬态平面热源法(TPS)测定凝铁层的导热系数,进一步分析其组成与导热系数之间的关系。结果表明,凝铁层由铁、充满铁水的焦炭、石墨碳、少量渣相组成,凝铁层内部没有气隙。凝铁层生产样品的导热系数测定范围为27.21～97.38 W/(m·K),导热系数(λ)与其组成的焦炭面积比(S_c=22%～48%)之间的线性关系为:λ=-257.47S_c+157.65。模拟实验凝铁层的导热系数范围为30.54～53.95 W/(m·K),该值远大于目前数学模型中采用的凝铁层导热系数(2～4 W/m·K),随着焦炭粒度的增加,凝铁层的导热系数先增加后减小。凝铁层中导热系数(λ)与焦炭体积分数V_c(V_c=39%～50%)的线性关系为:λ=-80.50V_c+78.56。研究结果进一步明确了凝铁层的物相组成及其导热系数,为高炉长寿的研究指明了方向。     

铁渣熔体穿行焦炭床的渗碳机理

摘要：高炉炉缸内衬表面形成稳定的凝铁层将保护高炉炭砖并延长高炉寿命。利用光学数码显微镜观察统计分析高炉凝铁层生产样品,探究不同焦炭体积占比对凝铁层导热系数的影响。利用元素分析（XRF）、X射线衍射分析（XRD）、扫描电镜(SEM-EDS)等手段分析凝铁层的组成,并观察其微观形貌。利用瞬态平面热源法（TPS）测定凝铁层的导热系数,进一步分析其组成与导热系数之间的关系。结果表明,凝铁层由铁、充满铁水的焦炭、石墨碳、少量渣相组成,凝铁层内部没有气隙。凝铁层生产样品的导热系数测定范围为27.21～97.38W/(m·K),导热系数（λ）与其组成的焦炭面积比（Sc=22%～48%）之间的线性关系为：λ=-257.47Sc +157.65。模拟实验凝铁层的导热系数范围为30.54～53.95W/(m·K),该值远大于目前数学模型中采用的凝铁层导热系数（2～4W/m·K）,随着焦炭粒度的增加,凝铁层的导热系数先增加后减小。凝铁层中导热系数（λ）与焦炭体积分数Vc（Vc=39%～50%）的线性关系为：λ=-80.50Vc +78.56。研究结果进一步明确了凝铁层的物相组成及其导热系数,为高炉长寿的研究指明了方向。     

高炉炉缸凝铁层的组成分析与导热系数测定

高炉炉缸内衬表面形成稳定的凝铁层将保护高炉炭砖,延长高炉寿命。本文通过分析高炉停炉大修获得的凝铁层的样品,利用光学数码显微镜观察统计不同凝铁层样品对应的金属与焦炭的面积比;利用锡代替铁进一步探究焦炭体积比对凝铁层导热系数的影响。利用元素分析(XRF)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM-EDS)等手段分析其组成,并观察其微观形貌。采用瞬态平面热源法(TPS)测定其导热系数,进一步分析组成与导热系数之间的关系。结果表明:凝铁层由铁、充满铁水的焦炭、石墨碳、少量渣相组成,凝铁层内部没有气隙。凝铁层生产样品的导热系数测定范围为27.21-97.38W/(m?K),导热系数(λ)与其组成的焦炭面积比(Sc=22-48%)之间的线性关系为:λ=157.65Sc-257.47。模拟实验凝铁层的导热系数范围为30.54-53.95W/(m?K),凝铁层中导热系数(λ)与焦炭体积比(Vc=39-50%)的线性关系为:λ=78.56Vc-80.50;该值远大于目前数学模型中采用的凝铁层导热系数(2-4 W/m?K)。随着焦炭粒度的增加,凝铁层的导热系数先增加后减小。本研究进一步明确了凝铁层的物相组成及其导热系数,为高炉长寿的研究指明了方向。     

钒钛矿冶炼高炉炉缸黏结物的矿相分布规律

采用X射线衍射仪、三维光学数码显微镜和扫描电镜对国内某钢铁企业1 750 m~3钒钛矿冶炼高炉炉缸不同部位的黏结物进行矿相分析及微观形貌表征。结果表明,炉缸黏结物中TiO_2由炉缸上部至下部呈逐渐增加的趋势,在炉缸下部存在富集现象。高炉炉缸不同位置的黏结物主要矿相和微观形貌均有所不同。钙钛矿在高炉炉缸内从上到下含量呈逐渐递减的趋势,而金属铁和TiC/TiN呈逐渐递增的趋势。炉缸黏结物内高熔点物质主要为TiC/TiN,其次为尖晶石和钙钛矿。     

沙钢3号高炉经济高效低钛护炉实践

针对沙钢3号高炉炉缸侧壁温度持续升高现象,提出了经济高效低钛护炉方案.经济高效低钛护炉,就是以析出石墨碳为核心,提高铁水[C]含量,降低铁水中碳不饱和度,改善炉缸活性,促进炉缸石墨碳析出.3号高炉低钛护炉期间,逐步减少钒钛矿使用量,铁水[Ti]降低至0.08％以下,炉缸侧壁炭砖温度基本处于400℃以下.同时,高炉日产量...     

高炉焦炭在铁水中溶解行为研究现状及展望

在当前及未来大型高炉高冶炼强度的条件下,加快焦炭在铁水中的溶解速率、提高高炉炉缸铁水的碳饱和度是削弱碳不饱和铁水对炉缸炉衬侵蚀、保证炉缸正常工作及延长高炉寿命的重要措施,同时可以为下游的炼钢工序提供部分热量来源。首先对国内外焦炭在铁水中溶解的试验和模拟研究方法进行了概括,然后对焦炭自身结构性能、焦炭中矿物质、铁水的物理性质等影响焦炭溶解速率的因素进行了详细分析。结果表明,碳结构的有序度和铁水温度的升高有利于焦炭的溶解,而焦炭中矿物质及铁水中硫、磷等元素的存在会抑制铁水的进一步渗碳。研究结果为高炉操作者理解焦炭在铁水中的溶解行为提供借鉴,指导钢铁工业的节能减排。     

高炉炉缸破损调研分析

高炉炉缸安全是高炉长寿的主要限制环节,首钢股份公司环保限产期间对2号高炉进行了在不切割炉壳情况下的炉缸保护性清理和浇注修复施工。在此期间对高炉炉缸的破损情况进行了调研,研究了首钢股份公司 2 号高炉风口以下炉缸渣皮、风口区域、出铁口前泥包的状态和炉底陶瓷垫的侵蚀状况,并分析了造成炉缸炭砖侵蚀的原因及炉缸中钛和锌元素的物相。研究发现炉底陶瓷垫未形成锅底状侵蚀,越是靠近炉墙位置,陶瓷垫侵蚀越严重,说明了炉缸活跃度不够。而象脚区炭砖侵蚀主要是受铁、钾和硫等元素的渗透侵蚀;炉底象脚区域发现大量古铜色碳氮化钛沉积物,沉积物呈带状分布;破损炉缸中发现的大量ZnO富集物是黄绿色而非传统的白色。此次破损调研为后期炉缸浇注、高炉操作以及今后的炉缸设计提供现实可靠的依据,其意义重大。     

2600 m3浇注型高炉炉缸侵蚀形貌及侵蚀原因分析

为了明确浇注型炉缸的侵蚀特征与侵蚀机理，对国内1座2 600 m³浇注型高炉炉缸侵蚀形貌及侵蚀原因进行了研究。通过破损调查的方式，对停炉后的浇注炉缸进行测量与取样。破损调查过程中炉缸拆除采用逐层拆除方式，拆除过程中对炉缸侧壁浇注料残厚进行了人工测量；在炉缸浇注料与炭砖的结合区域发现了浇注料脆化现象，对浇注料脆化层进行了测量取样；炉缸热面浇注料中发现了明显的渗铁侵蚀现象，使用电镜、XRD等检测手段对服役后浇注料进行研究，明晰了高炉浇注型炉缸的侵蚀原因。研究表明，炉缸侧壁浇注料侵蚀严重的位置位于1号、2号铁口方位，高度上集中在铁口下0.5～1.5 m,其中1号铁口方位17、18层炭砖对应高度的浇注料残厚最小，为180 mm。在浇注料与炭砖界面处发现50～180 mm厚的脆化层，铁口方位的浇注料脆化层平均厚度小于非铁口区域脆化层平均厚度。电镜观察结果表明，炉缸浇注料热面侵蚀的主要原因为高温渣铁渗透侵蚀，浇注料脆化层的形成是高温物相转变、有害元素侵蚀等因素综合作用的结果。浇注型炉缸侧壁脆化层的产生，使得炉缸侧壁浇注料与炭砖结合区域出现气隙，破坏了炉缸的传热体系，使得炉缸浇...     

高炉添加废钢处理炉缸堆积的研究北大核心

基于高炉物料平衡和全炉热平衡,建立了高炉添加废钢的数学模型,从理论上计算了不同废钢加入量时,Rist操作线、吨铁能耗、矿石还原及高温区热需求量的变化情况。在此基础上,进一步分析了高炉添加废钢可以处理炉缸堆积的原因,并在某钢铁企业高炉中进行了工业试验。结果表明:高炉添加废钢有利于炉缸堆积的治理,加废钢高炉炉缸堆积比未加废钢高炉要少50%以上;未加废钢高炉从炉缸侧壁开始至炉缸半径的1/2处均滞留较多的石墨碳,而加废钢高炉石墨碳滞留仅存在炉缸半径的1/4处。     

高炉炉缸径向焦炭碱金属变化及其对焦炭性能影响的研究

利用风口焦炭取样机取得了整个高炉炉缸半径上的焦炭样品。分析了炉缸径向不同位置、不同粒径的焦炭的碱金属含量,得出:炉缸径向同一位置风口焦炭粒度由小至大的碱金属含量是升高趋势,且同一风口焦炭粒级,由炉缸边缘至中心,碱金属总体呈上升趋势。通过对炉缸焦炭、入炉焦炭光学组织及碱金属的对比分析,得出:入炉焦炭中的各向同性的组成相比于各向异性的组成在高炉内具有较强的抗碳溶损能力;迁钢1号高炉炉缸径向风口焦炭中各向同性的比例与其碱金属含量没有相关性。     

宝钢1号高炉炉缸侧壁温度的控制措施

宝钢1号高炉投产后经历多次炉缸侧壁温度反复升高的困扰,导致高炉产量低、技术经济指标差,认为中心死料柱透液性变差,渣铁流动性差,炉缸局部传热不畅等是主要原因。通过采取稳定炉况改善顺行、摸索合适的煤气流分布、调节冷却制度、稳定热制度、改善炉前作业、根据炉况变化选择合适的产能与焦炭负荷等综合控制措施,1号高炉炉缸侧壁温度得到了有效控制,从之前的600℃左右到基本稳定在200℃以下,2018年下半年至今未出现炉缸侧壁温度升高的问题。