高炉炼铁中含钛炉渣对Al_2O_3陶瓷杯的侵蚀行为

<正>高炉炼铁中含钛炉渣对Al2O3陶瓷杯的侵蚀行为在现代炼铁生产中,很多高炉采用陶瓷杯加炭砖复合炉缸炉底结构。因炉缸经常受到渣铁严重侵蚀,使含钛物料护炉技术得到广泛应用。在含钛物料护炉中,通常采用提高温度、延长渣铁在炉缸中的停留时间等措施,使炉渣中更多的TiO2被还原出来,生成Ti(C,N),从而提高护炉效果。北京科技大学的学者为了提高高炉含钛物料护炉的效果,以现场含钛高炉渣和人工合成含钛炉渣为原料,通过静态坩埚抗渣试验,利用钙平衡法计算渣量的变化,就温度、反应时间、二元碱度等因素对Al2O3陶瓷杯侵蚀的影响及侵蚀机理进行研     

鞍钢新1号高炉炉缸内衬破损调查

鞍钢新1号高炉生产7年零9个月后,在休风灌浆过程中发生炉缸渗铁事故。利用炉缸换衬机会进行了破损调查,取不同部位的残存炭砖、渣皮和黏结物进行理化性能检测,分析碱金属和锌在炉缸内衬的分布状况及钒钛矿护炉效果。结果表明,高炉炉缸炭砖异常侵蚀的主要原因有:炉缸冷却水量不足,冷却壁水管规格小,内衬温度监测点少;炭砖耐氧化侵蚀指标低;微孔炭砖小于1μm孔容积百分率指标偏低;碱金属和Zn的化学侵蚀。     

苏钢3#高炉炉底炉壳钢板开裂原因分析

根据苏钢近几年高炉停炉大修后对炉内渣皮、炉缸和炉底材质取样分析，K2O和Na2O含量偏高。分析苏钢3#高炉开炉两年半时间出现炉底炉壳钢板开裂的原因，主要在于碱金属在炉内和炉底富集，侵蚀炉内砖衬和炉底结构，促使炉底材质膨胀。     

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。     

高炉钒钛渣护炉实践

本文通过对石家庄钢铁厂150M~3高炉加入承钢高炉钒钛渣(含TiO_215％～18％)护炉的总结,论述了钒钛渣护炉的意义及效果。在钒钛渣加入量为8～20kg/t铁后,使高炉冷却水温差明显下降,达到规定的要求;炉底升温速度明显减慢,起到了护炉作用。这对维持高炉后期操作的安全,延长寿命有促进作用。本文对与钒钛渣护炉有关的几个问题也进行了分析,以期使用者借鉴。随着高炉炉役的延长,高炉炉底侵蚀,炉体冷却系统破损日趋严重。主要表现为炉底温度升高,且上升速度加快;冷却水温差明显上升,超过规定要求。如果此时能抑制或缓解炉底侵蚀及炉体冷却系统的破损程度,对于维护高炉后期操作的安全,延长寿命是很有意义的。国内中小高炉一般寿命偏低的主要原因是炉腰以下冷却系统破损,炉缸、炉底侵蚀严重。高炉后期操作,人们担心下部烧穿。由进攻转入防守,限制了高炉生产指标的提高。石钢150M~3高炉除加强后期操作外,采用承钢高炉钒钛渣护炉,取得了显著效果。就石钢护炉实践谈几点看法:     

福建三钢5号高炉炉缸侵蚀调查及分析

通过对福建三钢炼铁厂5号高炉炉缸、炉底侵蚀状况调查,并对侵蚀原因进行分析,发现铁水环流机械冲刷、有害元素Zn的影响是高炉炉缸侵蚀的主要原因。     

衡钢高炉炉缸炭砖侵蚀过快的原因浅析

衡钢1号高炉大修投产后不到2年,炉缸个别点温度最高上升到900℃左右,危及安全生产,被迫停炉中修。停炉后观察发现,炉缸炉底呈“象脚状”侵蚀,炉缸第1层炭砖侵蚀严重,最薄弱处炭砖残余厚度仅240mm,从残铁口扒渣门两边炉缸第7～9层炭砖中部可见明显的环裂缝。认为1号高炉炉缸炭砖侵蚀过快的原因主要是:(1)高冶炼强度操作,且炉缸直径偏小,致使炉缸铁水环流强;(2)炉缸炉底耐材部分指标不达标;(3)炭砖冷面与冷却壁之间的炭素捣打料层存在气隙;(4)Pb、Zn及碱金属等有害元素控制不力;(5)铁口深度合格率低。     

武钢1号高炉炉缸破损调查及炭砖侵蚀机理

掌握武钢1号高炉炉缸的侵蚀状态，明确炭砖的破坏过程及其侵蚀机理，对指导高炉操作、延长高炉使用寿命具有重要意义。通过钻芯取样对武钢1号高炉炉缸开展了破损调查，采用化学分析、光镜、电镜等手段研究了炉缸残余炭砖的侵蚀特性。结果表明，武钢1号高炉炉缸整体呈“锅底”状侵蚀，近铁口区域的侵蚀相对非铁口区更加严重，自铁口中心线向下，残余炭砖的完好层长度逐渐变短，破损层长度逐渐变长。有害元素K在炭砖内的存在形式为硅铝酸盐，Zn和Na元素在炭砖内的存在形式主要为氧化物，Pb元素在炭砖内的存在形式为硫化物。沿着炉缸半径方向，残余炭砖的体密度先增大后减小，在有害元素富集区域达到最大。炭砖结构被破坏主要原因是热应力、有害元素的富集和铁水渗透。     

重钢1号高炉炉缸侵蚀的原因及护炉措施

重钢1号高炉炉缸侧壁温度上涨明显,呈现比较快速的典型象脚状侵蚀。炉缸侵蚀的原因主要是风口频繁烧坏后带水作业时间长,原燃料碱金属、Zn负荷重,焦炭质量波动大。通过采取钛矿护炉、堵风口控制冶炼强度、加长风口长度和缩小风口直径、加强炉缸冷却、改善原燃料质量等综合护炉措施,使炉缸侵蚀得到了有效控制,保持了护炉状态下的长期稳定顺行。     

迁钢1号高炉炉缸炉底在线监测及长寿维护

重点阐述了迁钢1号高炉炉缸冷却壁水温采集通讯及炉缸炉底侵蚀在线监测系统,应用此系统分析了炉缸炉底不同时期热电偶温度或热流异常升高的原因,给出了根据侵蚀原因分析采取的合理护炉措施,在线侵蚀监测系统准确全面地反映了维护手段对炉内侵蚀的影响,及时有效的监测和护炉为实现高炉的长寿高效奠定了基础.     

基于图像处理的高炉炉缸死铁层中焦粒信息分析

 高炉铁口水平线下(死铁层区)死料堆的位置、大小、孔隙度、更新速度等直接决定铁水及炉渣在炉缸内的流动方式,同时影响炉缸传热、耐材的侵蚀、铁水及渣的排出速度等。使用图像处理技术对莱钢1 880 m3高炉浸入死铁层中死料柱下部形状、孔隙度、焦粒尺寸、形貌分布等关键信息进行了提取。通过分析计算得到死料柱下部焦层二维孔隙度为56.73%。该区域焦粒平均粒度为15.3 mm,缩减了约70%。通过形貌分析发现炉缸死铁层中焦炭更接近椭球状,该现象说明自炉顶装入后焦炭各方向消耗速度不一致,具有明显的取向性。该高炉内渣铁通过炉缸该区域死料柱焦粒过程中,水平方向与竖直方向冲刷程度较深。有助于对高炉炉缸“黑箱”进行信息解析,进一步加深操作者对于高炉冶炼过程中死料柱下部及炉缸工作状态的认知。     

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。     

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。     

沙钢3号高炉炉缸安全评估分析

为探究沙钢3号高炉炉缸侧壁温度升高原因,对沙钢3号高炉开炉以来的热电偶温度数据及热流强度变化趋势进行统计,并计算了炭砖的残余厚度。结合3号高炉的死铁层深度及冷却系统设计等参数,对炉缸侧壁温度升高的原因进行了解析。结果表明,沙钢3号高炉炭砖侵蚀薄弱区域处于铁口下方1~2 m,最薄位置处于西铁口,炭砖残余厚度约为517 mm。结合高炉炉缸设计发现,其炭砖侵蚀严重区域处于炉缸冷却壁薄弱位置,且与炉缸死料柱角部位置有关。研究相关结果可为国内大中型高炉设计提供相关指导。     

基于大数据技术的炉缸状态可视化

 为了更好地监测炉缸工作状态的变化,建立了高炉炉缸状态可视化系统,以展示炉缸热电偶温度、热流强度和炉缸活性的历史趋势和实时监控。收集了某高炉相关参数的数据,使用拉依达准则进行粗大异常值的处理并采用线性插值法进行了空缺值的填补,对热电偶温度和热流强度进行了分区域监测和计算并据此分析了炉缸炉底的侵蚀情况,最后将焦炭质量、渣铁成分和操作参数作为输入变量,提出了融合大数据技术的炉缸活性定量模型。大数据技术为钢铁行业的发展提供了新思路,进一步推动了高炉智能化炼铁。     

提高大型高炉炉缸寿命的探讨

结合宝钢高炉生产实践,重点探讨了大型高炉炉缸长寿的措施.以传热分析为基础,探讨了炉缸耐材的侵蚀机理及影响因素,认为炉缸耐材及冷却系统的合理选择是提高炉缸寿命的关键,并提出了高炉大型化后减缓炉缸侵蚀的措施.     

Improvement in casting practice by controlling the drainage rate and hearth liquid level to develop an efficient casthouse management practice in blast furnace

The key to excellent casthouse operation are low cost, high productivity, dry hearth and high casting rate while minimising the consumable material. The stable blast furnace operation requires proper control of drainage rate of liquid hot metal and slag from hearth. The productivity of blast furnace can be effectively increased if drainage rate is considerably increased. If the drainage rate is controlled, the periodic tapping of hot metal and slag from hearth can be made effective. This paper highlight the improvement made in casting practice by controlling the hearth liquid level in blast furnace. The improvements have made significant change in casthouse management. It is well demonstrated that various casthouse operations have migrated from one regime of operation to another regime and various consumable items are significantly reduced. The importance of increasing the drainage rate in improving the productivity of blast furnace is explained in details.     

高炉炉缸长寿智能管理系统的开发与应用

针对当前高炉长寿管理滞后和针对性差的现状,将高炉炉缸工艺设计、传热学理论与高炉操作工艺相结合,开发了一套炉缸长寿智能管理系统。除传统炉缸侵蚀模型的炭砖侵蚀曲线计算功能以外,还具有凝铁层在线监控、炉缸气隙判断、凝铁层减薄原因诊断和给出针对性改善建议4项核心功能。该系统全部模块均进行在线监测、计算、诊断和建议,其关键目的不是计算侵蚀曲线,而是防止炉缸侵蚀的发生,可为做好高炉的长寿管理、延长高炉寿命起到重要作用。     

The Numerical Prediction of the Titanium Carbide Distribution in the Blast Furnace During Tapping Process: A Preliminary Study

To prolong the campaign life of the furnace hearth for high demand in the steel market, the theme of preventing the hearth wall from erosion phenomenon is worthily studied for steel industry. The titanium carbide (TiC) concentration distributions in the blast furnace hearth can be used to suppress the erosion phenomenon of the hearth wall. In this work, we solve the momentum and the thermal‐energy‐balance equations, as well as the mass transfer equation with chemical reaction effects to investigate the TiC concentration profiles in the hearth of Port Kembla no. 5 blast furnace (PKBF5) by means of a computational fluid dynamics (CFD) package, Fluent (version 6.2). As shown in the results, the elephant foot erosion and pot‐like erosion in the hearth may be restrained based on the calculated TiC concentration distributions. Additionally, this work illustrates that deadman type may be inferred based on the calculated TiC concentration profiles when the blast furnace is revamped.