高炉长寿技术评述.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑高炉长寿技术评述 高炉长寿技术评述 王维兴 (中国金属学会 北京 100711) 2022年公布的《高炉炼铁工艺设计模范》中规定：高炉一代炉役的工作年限应达成15年以上在高炉一代炉役期间，单位高炉容积的产铁量应达成或大于1万t目前，我国绝大多数高炉没有达成上述目标，更加是一些中小高炉寿命普遍处于低水平阶段，个别小高炉展现寿命在5年以下的现象所以说，努力提高我国高炉寿命，是炼铁界的一个特别重要的任务，也是提高高炉生产效率和经济效益，实现炼铁系统节能减排的重要手段，应当引起钢铁企业各级领导的高度重视 1. 高炉长寿的重大意义 高炉长寿是钢铁企业走可持续进展的一项重大举措钢铁联合企业生产各工序物流是一环扣一环高炉大修停产，会使企业生产链断开，造成炼铁前后工序均要减产，给企业造成重大经济损失，产品产量下降，设备作业率下降，经济效益大幅度下滑；同时，还要为大修高炉支付巨额资金，一座大型高炉的大修费用约在1亿元左右 高炉大修前后，均要增加企业资源和能源的消耗，污染物排放也要增加，对生产环境造成较大的负面影响 高炉长寿的重大意义，不仅在炼铁工序本身，而且也会给整个钢铁企业带来巨大效应，包括生产本金降低，能源消耗裁减，污染物排放裁减，实现钢铁联合企业的高效化生产、连续化和紧凑化生产得以延续举行。

延长高炉寿命不仅是可直接俭约大修费用，而且还可以裁减因大修而引起的停产损失和经济效益的提高 2. 高炉长寿的工作目标 依据现已掌管的高炉设计、设备制造、高炉操作和维护等方面的先进炼铁科学技术进展现状，高炉寿命已经可以实现以下目标： ·高炉一代炉龄（不举行中修）在20年以上； ·高炉日常能处于高效化、自动化、连续化、长寿化，生产过程环境友好的稳定生产状态，一代高炉单位炉容产铁量在1.5万t/m3以上； ·采取一切有效的技术措施（包括分段拆装，炉缸预砌等），最大限度地缩短高炉大修工期（大型高炉要在2个月以内），优化停炉和开炉操作技术，实现科学停炉和快速达产，裁减因高炉大修对联合企业的不利影响 3. 高炉长寿的理念 高炉长寿是个系统工程，包括高炉设计，材料和设备的选择、施工质量的保证，高炉操作的科学和稳定，炉体的维护和管理，应急事故的科学处理等上述各因素之间有着内在关联因素，相互影响，也有互补的作用 高炉长寿的核心技术是形成和维护好一代高炉的合理炉型，养护好永久性炉衬的完整 4. 专心贯彻《高炉炼铁工艺设计模范》 2022年7月国家创办部和质量监视检验检疫总局联合公布《高炉炼铁工艺设计模范》，GB50427-2022。

该模范共有16章，主要内容有：总那么、术语、根本规定，原料、燃料和技术指标，能源和资源利用，矿槽、焦槽及上料系统，炉顶、炉体、风口平台及出铁场，高炉炉渣处理及其利用，热风炉、高炉煤气清洗及煤气余压发电，喷吹煤粉及富氧自动化，环境养护，俭约用水其中有不少内容是与高炉实现长寿有关，是充分表达出提防整体的高炉长寿优化设计，举行全方位的提升，实行综合治理，高效冷却设备与优质耐火炉衬的有效匹配，确保高炉各部位的同步长寿；使用质量稳定的优质原燃料，保证高炉生产稳定顺行；在降低炼铁燃料比的前提下取得高产；采用有效的监测和维护手段是实现高炉长寿的重要保证 高炉炉型设计的合理性，是实现高产优质、低耗、长寿和环保的重要条件合理的炉型的选择原那么是要求炉型能够很好的适应于炉料的顺遂下降和煤气流平匀稳定地上升运动在高炉生产过程中炉型是在不断变化开炉时的炉型就是设计时的炉型在高炉投产后，经过一段时间，炉墙的不同部位会受到不同程度的炉料冲刷，化学腐蚀，更加是软熔带区域的炉墙会受到高温、热应力、渣铁的化学浸蚀在确定生产条件下，变化后的炉型就会形成一个相对稳定，适应当时生产才能的工作炉型（或称为操作炉型）炼铁工要通过各种措施，努力使工作炉型能够维持长久，也就可以延长高炉长寿，实现高炉生产的高效化。

目前，我国高炉设计倾向于设计“矮胖型”高炉，推举采用薄壁高炉内型尺寸，多风口，深死铁层，采用软水密闭循环冷却设备等特点相关概括内容将在以下章节中举行分述 5. 提高精料水平，会促进高炉长寿 高炉炼铁是以精料为根基，精料水平对高炉生产指标的影响率在70％左右，对高炉长寿的影响也是特别重要的 入炉料含铁品位高是精料技术的核心，高品位会带来巨大的经济效益，更加是吨铁渣量低于300kg/t以下时，不但有利于提高喷煤比，提高炉料的透气性（更加是软熔带），使煤气流分布平匀、稳定，裁减边缘煤气流对炉墙的冲刷，促进高炉长寿目前，我国红矿选矿技术已过关对于吃百家矿用低品位原料的企业，应当添加选矿设备，将低品位矿举行再选，会使高炉的效益倍增可以有效地裁减渣量，降低炼铁燃料笔 炉料中含有害杂质要少有害杂质主要指K、Na、Pb、Zn、F、S、As、Cl-等在《高炉炼铁工艺设计模范》中明确指出了对有害杂质量操纵值（kg/t）：K2O+Na2O≤3.0，Zn≤0.15，Pb≤0.15，As≤0.1，S≤4.0，Cl-≤0.6等炉料带入碱金属以及氟化物对炉衬的破坏相当严重，它们形成的低熔点物质会直接导致砖衬外观结瘤，恶化高炉生产顺行。

在处理结瘤时又轻易损坏炉墙在炉身下部炉料中被恢复出来的铅、锌等低沸点的金属蒸汽会随着煤气流上升，到炉身中上部区域会沉积到砖缝之中，片面金属又会得到氧化，生产的氧化物会体积膨胀，造成砖衬开裂、破损近年来，我国炼铁炉料中含有害杂质有明显的上升趋势，造成一批高炉风口区砖上翘，炉身上部结瘤，严重影响了高炉正常生产和高炉的长寿要严格操纵入炉料有害杂质的含量，对于含有害杂质高的尘泥应当举行预处理再举行综合利用 K对炉衬和炉料的破坏作用要比Na大十倍以上.所以要严格操纵K的含量(包括焦炭,煤粉,矿石). 6. 高炉用耐火材料的选择 高炉砌体的设计应根据炉容和冷却布局，以及各部位的工作条件选用优质耐火材料耐火材料质量的选择和砌筑质量对高炉寿命有极大的影响不同容积的高炉和高炉不同部位要选用不同的耐火材料提高炉缸、炉底和炉身中、下部砌体质量是延长高炉寿命的重要条件在添置耐火材料时不但要有冷性能,还要有热性能,以及使用寿命的保证. 6.1 炉身上部 炉身上部砖衬要受到炉料下降的冲击和磨损，还要受到煤气流上升时的冲刷，同时还有碱金属、锌蒸汽和沉积碳的侵蚀等为此，该部位选择高致密度的黏土砖或磷酸黏土砖或高铝砖。

炉身上部宜采用镶砖冷却壁 该部位要用球墨铸铁冷却壁代替支梁或水箱，可明显改善这一区域的冷却条件，可以较好地维护好该片面炉型，达成延长高炉长寿的目的 6.2 炉身中下部和炉腰 本部位宜采用强化型铸铁镶砖冷却壁、铜冷却壁或密集式铜冷却板，也可采用冷却板和冷却壁组合的形式这区域的炉衬主要是受碱金属、锌蒸汽和沉积碳的侵蚀，初成渣侵蚀，炉料和炉墙热震引起的剥落和高温煤气流的冲刷等 该片面宜采用超高氧化铝耐火材料，如刚玉莫来石砖、铬铝硅酸盐结合制成的耐火砖；半石 墨化——碳化硅砖、Si3N4-SiC砖、铝碳砖或高铝砖1994年，武钢与耐火厂研制告成微孔铝碳砖，价低和性能好，在鞍钢、包钢等钢铁企业中得到推广碳化硅砖具有导热系数高，抗热震性好的特点，适合在炉体中下部使用 过去，炉身下部和炉腰采用高质量耐火材料，来抗拒高温柔化学侵蚀近年来，该部位采用铜冷却壁，对热量举行疏导，让铜冷却壁形成稳定的渣皮来养护冷却设备，来实现高炉的长寿在开炉时，在铜冷却壁之外砌筑一层厚50cm的耐火砖或不定型耐火材料，就可以使该片面的使用寿命在15～20年铜冷却壁的导热性好，冷却壁体温度平匀，外观工作温度很低，一旦渣皮脱落，也能快速形成稳定的渣皮，淡化了高炉内衬的作用，有利于采用薄壁布局。

所以，采用铜冷却壁，对延长高炉寿命有着明显的效果，已经得到国内外炼铁界的普遍认同 高炉采用优质碳化硅砖，除提出常规性能指标的要求外，还应提出导热率、抗渣性、热震稳定性、抗氧化性，线膨胀系数等适合炉身中、下部工作的指标要求 6.3 炉缸、炉底 《高炉炼铁工艺设计模范》中提出：炉缸、炉底应采用全碳砖或复合碳砖炉底布局，并应采用优质碳砖砌筑大型高炉采用碳砖、SiC砖对延长高炉寿命极为重要在采用铜冷却壁之后,高炉长寿的薄弱环节已从炉身中下部、炉腰、炉腹转移到炉缸部位所以加大对延长炉缸寿命已成为高炉长寿工作的重点工作近年来，我国一批高炉展现炉缸水温差升高的现象，甚至烧穿应当采取综合措施，解决这方面问题 高炉采用的优质碳砖和碳块除应提出常规性能指标的要求外，还应提出导热系数、透气度、抗氧化性、抗碱性、抗铁水侵蚀性等指标要求 风口带宜采用组合砖布局，一般使用刚玉莫来石砖，或棕刚玉砖，也可用热压碳砖NMA或NMD砖 高炉炉缸侵蚀的理由有：化学侵蚀、水蒸汽的氧化、锌和碱金属、热应力的破坏 采用高导热性的微孔碳砖，并对炉缸冷却壁实行强化冷却，使渣铁形成凝固的1150℃温度残存于碳砖之中，并要使之远离冷却壁。

目前国内外高炉炉缸、炉底布局是有3种根本类型：一为大块碳砖砌筑，炉底设陶瓷垫；二是热压小块碳砖，炉底设陶瓷垫；三是大块或小块碳砖砌筑，炉底设陶瓷杯上述3种布局形式均有高炉长寿的实践实例 国内外高炉均已采用高导热碳砖、微孔碳砖和陶瓷垫布局高喷煤比的高炉，在操作上强调要活跃炉缸中心，又要求炉底中心要保持适当的温度因此，人们逐步重视陶瓷垫的阻热作用，也重视陶瓷垫寿命的提高，梦想能获得炉底中心温度的适中 强化冷却形成凝固层理论：在炉缸侧壁采用有高导热的耐火材料［600℃，18.4W/（m·K），20℃，60～80W/（m·K）］举行强化冷却之后，高导热耐材、低孔隙度就能阻拦渣铁的渗透，并具有高抗碱性能，可吸收片面热应力，配有高效的水冷却系统条件下，就能将炉缸的热量急速地传递给冷却水，将热量带出炉外，可有效地降低炉缸壁的温度梯度，从而在炉缸侧壁炉衬耐材的热面形成一层稳定的凝聚养护层（即铁水凝固1150℃以下的等温线，使炉底形成稳定的“铁壳”养护层），抗争炉缸侧壁的“象脚”侵蚀，进而获得炉缸长寿，其关键是炉缸侧壁的导热才能这片面选择耐材的重点是导热性、防渗透性和防止发生环形裂纹的优质耐材。

对炉缸的维护，是强调发挥冷却的效果，实时对炉缸冷却壁水温差和炉皮温度举行监测，经常对轻易形成空隙的部位举行灌浆 带炉底冷却的综合炉底是对比合理的布局在冷却管上有碳捣层，其上面砌上2～3层碳砖对于不同部位要使用不同性能的碳砖铁口以下是轻易受到严重侵蚀的地方，要用抗渗透性高的微孔碳砖；炉底的最底层要用具有高导热性的碳化硅砖；其他部位是采用普遍碳砖或微孔碳砖对于铁口以下的炉底周边碳砖的长度要增大，以提高其抗争铁和碱金属对此 处的猛烈渗透和侵蚀才能；砖与砖之间的缝隙要将宽缝改为细缝（7.2m/s，2000m3以上容积的高炉风口冷却水速>9m/s高炉炉体冷却用水量是用每立方米有效容积每小时消耗水量来表示高炉有效容积越大，单位容积小时耗水量会相对裁减，其参考数据见表3 表3 高炉炉体冷却水耗量 炉容积， m3 300 耗水量，m3/m3.h 2.0 620 1.6 1000 1.41 1500 1.3 4063 1.6 — 9 —。