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陶瓷杯炉衬技术应用 作者 : 唐兴智唐冬宁浏览次数 :10 鞍钢修建公司 摘要: 鞍风新 1 号高炉全密封全炭砖薄炉底，引进法国SAVOIE 公司陶瓷杯炉衬技术由国外设计、耐材供货、 砌筑监理，国内承建施工炉衬结构、耐火材料及其砌筑方式，值得国内高炉借鉴移植、消化、创新、开发具 有中国特色的高炉长寿炉衬技术 关键字 : 高炉陶瓷杯炉衬结构耐火材料砌筑方式 1、概述 欧洲一些工业发达国家把综合炉底的概念扩展延伸到炉缸侧壁墙砌体，炉缸墙设计成多种耐火材料的复合炉 衬周边靠冷却壁砌高导热的微孔炭砖，内侧砌筑一定厚度的低导热、 高荷软、耐冲刷、抗侵蚀的陶瓷耐火材料 整个炉缸耐材砌体构成一个封闭的圆环形陶瓷杯状炉衬结构高炉生产时渣铁直接接触陶瓷炉衬由于陶瓷炉衬 的隔热保温作用，既减少了通过炉衬的热损失，又保护了炭砖，使1150℃等温线处在陶瓷炉衬内其目的是企 图消除炭砖的“环状断裂”， 抵抗熔融金属和炉渣的“异常侵蚀”，从而达到延长炉衬寿命 具有这种结构特点 的炉衬及其耐材砌筑方式，就是高炉炉底炉缸陶瓷杯炉衬技术 2、问题的提出 随着高炉炼铁技术的发展，进一步强化冶炼、降低焦比，广泛采用精料、大风量、高风温、大喷吹量的操作 方法，炉衬工作条件日趋恶劣，炉衬的不适应性与日俱增。

这就促进炼铁工作者去探索原因，寻找对策，寻求一 个炉衬结构合理，采用优质耐火材料，构筑成坚实、致密，近似无缝的整体炉衬以期达到高产、长寿，优质、 低耗的目的 但是，目前炉衬寿命短暂，炉底、炉缸尤甚传统的炉衬结构，通常投产后工作2～4 年，在炉底炉缸交界 处即出现严重侵蚀，从而影响到高炉的正常运行因此，炉底炉缸就成为高炉最易损坏部位 为解决炉衬剧烈破损，炭砖的“环状断裂”和“异常侵蚀”对高炉长寿的威胁鞍钢新1 号高炉引进法国 SAVOIE 工业陶瓷公司设计、制造的陶瓷杯(CERAMIC CUP BLOCKS)和日本电极株式会社NDK 公司生产的微孔炭砖 (CARBON REFRACTORIES)应用在高炉炉底、炉缸，满铺炭砖标高5496mm 至炉缸风口组合砖标高14643mm ，高度 9147mm 其中包括满铺炭砖1 层( 炭砖序列编号第 5 层)，环形炭砖 12 层( 炭砖序列编号第 6 层至第 17 层) ，风口 组合砖 3 层，陶瓷杯圆弧型炉底垫2 层，陶瓷杯壁 4～5 层，4 个铁口组合砖， 32 个风口组合砖 3、陶瓷杯炉衬结构 全密封全炭砖薄炉底，设计成炭砖—刚玉莫来石陶瓷杯炉底炉缸结构形式。

炉底厚度2800mm( 未计炭捣垫 层) ，其中包括满铺炭砖5 层(炭砖层次序列 1～5 层，5×400=2000mm) 从炉基往上数，自冷面至热面，依次第 1 层满铺炭砖为国产石墨炭砖；第 2 层至第 4 层满铺炭砖为国产半石墨炭砖；第 5 层满铺炭砖及其以上环形炭砖 12 层（炭砖层次序列编号第6 层至 17 层），高度为 1×400+3×500+7×600+1×529=6629mm，全部引进日本微孔 炭砖、超微孔炭砖第5 层满铺炭砖以上，第6～17 层环形炭砖内侧热面为引进法国SAVOIE 陶瓷杯 在炉底炉缸内侧接触铁水的部位，即第 5 层满铺炭砖上砌筑两层 （2×400）圆弧型炉底陶瓷杯底垫， 采用第 2 代刚玉莫来石砖 MS4R ，牌号：0C、2C 、3C、4C 、5C、6C 、7C、8CS 炉缸内侧陶瓷杯总高度5804mm 采用低导热、 高荷软、耐侵蚀、抗冲刷的莫来石棕刚玉NONOCORAL预制异型大砖 4～5 层，砖型为 TK1 ～TK18 陶瓷杯底脚圈 在铁口及以下陶瓷杯壁厚为1270、 1050、 830、 630mm ， 沿铁口方向周向减薄； 铁口以上陶瓷杯壁厚由750mm 、 630mm 高向逐渐减薄至350mm 。

炉缸外侧周边 12 层环形炭砖采用高导热微孔炭砖、超微孔炭砖即第6～14 层环形炭砖 牌号为 BC-7S ；第 15～17 层环形炭砖牌号为BC —8SR ；铁口区环形炭砖牌号为BC —SM —14 个铁口采用莫来石 棕刚玉异型组合大块砖SP01 ；32个风口采用复合棕刚玉大块组合砖CT1 —CT4 ，材质牌号均为MONOCORAL陶瓷 杯炉衬结构的特征， 炉衬砌体均为一个封闭的圆环状，坐在满铺炭砖上， 如同杯状结构 以期实现炼铁技术装备 水平达到当今世界同类型高炉先进水平，国内领先水平，关键技术和材料从国外引进旨在延长高炉炉衬寿命， 达到高炉高产长寿的目标针对高炉各部位冶炼状态，炉衬耐材破损机理，采用不同类型、性能、牌号的高导热 微孔炭砖、超微孔炭砖；莫来石刚玉、复合棕刚玉砖；胶泥和填料引进法国陶瓷杯炉衬及日本炭质耐火材料 4、陶瓷杯炉衬砌筑 高炉冶炼生产时， 熔融铁水和炉渣直接接触陶瓷炉衬，炉衬承受铁水和炉渣化学侵蚀和冲刷因此要求炉衬 砌成砖缝细小，泥浆饱满充实，捣料密实，成为一个致密而近似无缝，经久耐用，高产长寿的整体炉衬 4.1 弧型炉底陶瓷底垫砌筑〔2〕 圆弧型炉底陶瓷底垫， 弧型砖按环弯曲半径设计， 除陶瓷底垫中心大砖为两个半圆形似锥台外，其余的弧型 炉底砖，周向呈菱形，径向呈弧形。

砖型相似，并按各砖型设计弯曲半径，砌筑成圆弧型环状砌体（圆圈）从 炉底中心向圆周辐射顺序编号：第一层炉底由27环（圈）、第 2 层炉底由 23 环（圈），共 8 个不同弯曲半径的 砖型砌成圆弧型炉底陶瓷底垫圆弧型炉底砖主要参数见表1 表 1 圆弧型炉底砖主要参数 砖型号0C 2C 3C 4C 5C 6C 7C 8CS 弯半曲径内径510 730 950 1170 1390 2710 ～4470 Mm 外径460 730 950 1170 1390 2710 4470 ～6450 砌筑位置（环）炉底中心1 2 3 4～9 5～17 11～27 19～27 砖缝厚度 mm 2 2 2 2 2 2 2 2 圆弧型炉底砌砖前，应检查底层（即炉底第5 层满铺炭砖上表面）表面平整度和相对标高差，达到SAVOIE 公司 标准，不超过 2mm 在底层上表面测出炉底中心点，按环形炭砖设计内半径（即弧形炉底的外半径）砌筑陶瓷杯 周边的环形炭砖 （炭砖层次序列编号第6 层）环形炭砖砌完后， 将炭砖冷面与冷却壁间的间隙缝80mm 用 TP-2B 炭素料捣实，压缩比40% 然后测出 4 个铁口的中心线；并通过炉底中心点作4 个铁口的夹角的平分线（互相垂 直且通过炉底中心点的十字线），并将这些线精确地弹划延伸在环形炭砖内侧热面上，作为砌弧形炉底检查每环 （圈）半径测点位置。

圆弧形炉底砌筑落底，从炉底周边靠环形炭砖热面内弧为导面，自1 号铁口开始砌筑最外环（圈）以第1 层圆弧形炉底为例，开始砌第27 环（圈），按设计弧形炉底砖7C和 8CS 紧靠环形炭砖用耐火泥浆CRU4 砌筑 砖与砖之间、环砖之间的接缝1～3mm ，要求砖缝泥浆饱满砌到距开始砌筑点1 号铁口留出约 2m的间隙范围， 作为圆弧型炉底砖合门区 然后从前一环 （第 27 环）合门区间隙对面开始， 以第 27 环为导面并紧靠该环分两个 方面（周向）沿第27 环砌筑第 26 环，在砌到第 27 环同样间隙合门位置，以同样间隙尺寸或稍小一点，留出稍 小于 2m的间隙，作为圆弧型炉底砖的合门区这样每砌 3～4 圈，要用钢卷尺检查 8 个位置的半径， 是否符合设 计半径，如果出现误差， 可以通过圆弧形炉底砖的接缝1～3mm 予以调整依此类推，用同样的方法， 按各环（圈） 砖型的弯曲半径，或用两个砖型比率顺序混合砌筑如第15 环半径为 3810mm ，由 6C（半径 2710mm ）和 7C （半 径 4470mm ）混合构成，即 6C为 42 块，7C为 128块， 6C和 7C的比率大约是 1：27，砖号砌筑顺序为： 6C 、 7C 、7C 、7C、6C 、7C、7C 、6C 、7C、7C 、7C、6C 、7C 、7C,, 。

这样一环（圈）接一环（圈），用上述方法砌到 炉底中心处第 3 环（圈） 3C ，炉底中心处剩下约Ф1900mm 空隙，拉炉底十字中心线，砌筑炉底中心珊瑚单品质 异型大砖 OC 沿珊瑚单品质大砖OC环并以之为导面且紧靠OC大砖用 2C砌成封闭的圆环形砌体，检查2C与 3C 环圈之间的间隙，如间隙小于35mm ，则加工切割 3C砖的内表面，以获得50mm 唐兴智唐冬宁陶瓷杯炉衬技术应 用的最佳间隙 然后从炉底中心处合门区开始向环形炭砖内侧辐射砌封闭圆弧炉底砖即一环（圈）接一环（圈） 的合门合门砖要仔佃加工，精心砌筑 圆弧形炉底砖砌完， 要认真检查炉底砌体砖缝不大于3mm ，平整度 3m靠尺检查不大于 2mm ，合格后并清扫干 净 2C与 3C之间的间隙，方准予浇捣2C与 3C之间圆环形 50mm 间隙（或中心珊瑚单品质大砖OC砖与 2C之间的 圆环形 50mm 间隙）珊瑚质浇注料CORAL 并认真仔细浇注，充分振动，达到振捣密实，里实外光与此同时用 珊瑚质浇注料充填OC珊瑚单品质大砖的搬运孔 4.2 陶瓷杯杯壁砌筑 陶瓷杯环形炉衬， 在设计时都按陶瓷杯壁厚内外径周长等分设计，计算出每块陶瓷杯砖的内外弧长宽度。

每 块砖内外弧长宽度 （或称大小头宽度） 按圆周圆心角计算 新 1 号高炉铁口区陶瓷杯底脚圈为3 块砖，每块砖圆 心角为 4°， 4 个铁口则为 4×3×4°=48°，共 12 块砖；陶瓷杯其余底脚圆砖每块砖圆周圆心角为6°，计 （360°-48°）÷6°=52 块砖，陶瓷杯环形炉衬底脚每圈由4×3+52=64块砌成圆形环状封闭砌体陶瓷杯水平 缝措缝砌筑，高向竖直砌筑陶瓷杯铁口区异型砖为7 层，其余为 4～5 层，总高度 6168mm 陶瓷杯壁由珊瑚单品质MONOCORAL，TK1 ～TK18计 18 个不同规格的异形砖和锁砖MS2R ，经预组装后，按照 砖的尺寸和位置给所有砖打上醒目的标记、编号装箱入炉按砖标记对号入座， 采用 336 胶泥砌筑成封闭的圆环 形砌体，按缝和垂直度 1～3mm ，两块相邻砖之间齿形错台不大于5mm 热膨胀缝隙、 背板膨胀缝 CARBOLANE均按 设计正确留设 陶瓷杯砌筑前，首先在6 层炉底（即第 1 层圆弧型炉底陶瓷垫）上表面按设计放线，测设出炉底中心、4 个 铁口中心线及平分铁口夹角的十字线并以炉底中心点按设计放出第7 层环形炭砖（热面）内半径圆周弧线和陶 瓷杯底脚圈不同砖型TK-1、TK-10、TK-15、TK-17 砖的圆弧半径圆周线。

各砖环之间半径差（△R ）220mm ，正好 与圆弧底层一圈的尺寸相符同时划出陶瓷杯杯壁整体的半径圆周线 陶瓷杯砌筑与环形炭砖交替进行，但是应先砌相应高度的陶瓷杯，后砌环形炭砖； 环形炭砖砌完在相应高度 先捣环形炭砖冷面与冷却壁间缝隙TP-2B炭素料，然后再捣环形炭砖热面与陶瓷杯壁间缝隙TP-9Bm炭素料 陶瓷杯砖采取专用吊具搬运和砌筑，如果陶瓷杯砖有两个搬运孔Ф38mm ，孔深 150mm ，则必须使用舵杆， 以防钢 丝横拉，每层陶瓷杯壁砌完后，应用336 胶泥砌 MS2R 锁砖，使陶瓷杯壁定位锁住，增强陶瓷杯整体性 4.3 出铁口砌筑 出铁口是高炉的关键部位，出铁水的通道，属于砌筑特类砌体，要求精密、几何尺寸准确；倾斜角度符合设 计在陶瓷杯环形炭砖部位由超微孔炭砖TH-1、TH-2、TH-3、TH-3a、TH-3b、TH-4、TH-5a、TH-5b、TH-6、TH-7 异型砖砌成；陶瓷杯壁部位由单品质刚玉TH-2、TK-3、TK-4、TK-5、TK-6、TK-7、TK-8、TK-9 砌成 铁口砌筑时， 与相应高度环形炭砖交替进行砌筑砌筑前应按设计进行现场预组装，达到设计要求的标准缝 隙 0.5mm ，且高度一致。

一般要经过研磨，切割和机械加工方法调节紧靠卷筒圈的TH-4、TH-3a、TH-3b的冷面， 使接触面达到 80% 以上，逐块检查表面然后采用同样的方法。