高炉长寿技术的发展.doc

科技文献检索论文题 目：高炉长寿技术的发展指导老师：李运刚姓 名：杨刚学 号：200806010101班 级：08钢一2011-4-10高炉长寿技术的发展 杨刚 河北联合大学冶金工程专业08钢一【摘要】 本文从高炉长寿的必要性出发，分析了国内外高炉寿命的现状和影响高炉长寿的主要因素，提出了现代高炉长寿技术发最的最新趋势。综合应用多种技术是实现高炉长寿的关键。【关键词】 高炉；控制；长寿The Development Of Blast Furnace Longevity TechnologyYangGangclass1 grade 2008, Metallurgical Engineering, Hebei Union UniversityAbstract The paper analyzied the current situation of the domestic and foreign blast furnace and the main factors of the longevity of blast furnace,put forward the latest trends of mordern blast furnace longevity technology. Integrated application of a variety of technology is a key to carry out the longevity of blast furnace.Keywords blast furnace; control; longevity1 前言高炉长寿是一项系统工程，它是钢铁企业的整体技术和管理水平的主要标志，需要从高炉的设计、设备制造、高炉操作和维护等方面的工作来延长高炉的寿命。高炉的寿命直接影响钢铁联合生产企业的生产秩序和总体的经济效益。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，给企业造成严重的经济损失，产品质量下降，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在1亿元左右。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，包括生产成本降低，能源消耗减少，污染物排放减少，实现钢铁企业的高效化生产、连续化和紧凑化生产得以延续进行。延长高炉寿命不仅可以节约高炉大修引起的直接费用，还可以避免因高炉大修停产带来的损失，从而提高经济效益。2 现代高炉的长寿目标根据现有炼铁科学的发展的新技术和新工艺，高炉长寿已实现下列目标：高炉一代炉龄（不进行中修）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量在1.5万吨每立方米以上；采取一切有效的技术措施最大限度的缩短高炉大修工期，优化停炉和开炉操作技术，实现科学停炉和快速达产，减少因高炉大修对联合企业的不利影响。随着我国经济的高速发展，钢铁工业也迅猛的发展，我国的钢铁产量以居世界前列，但是我们的炼铁技术远不如发达国家的先进，我国绝大多数高炉都没有达到上述目标，特别是一些中小高炉寿命普遍处于低水平阶段，个别小高炉寿命在5年以下。因此提高我国高炉的寿命是我们钢铁界的重要任务。3 影响高炉长寿的因素高炉是否能长寿取决于三个因素：（1）高炉新建时采用的长寿技术，如合理的炉型、优良的设备制造质量、高效的冷却系统、优质的耐材和良好的施工水平，以及大修设计。这是高炉是否能实现长寿的基础和根本，是高炉长寿的先天因素，如果这种先天因素不好，要想通过改善高炉操作和炉体维护技术等后天措施来获得长寿，将变得十分困难，而且还要以投入巨大的维护资金和损失产量为代价。因此要提高高炉长寿水平必须提高高炉的设计、建设水平。（2）稳定的高炉操作工艺和优质的原料条件。高炉炼铁是以精料为基础的，精料水品对高炉生产指标影响占70%左右，对高炉长寿的影响也是十分重要的，精料水平提高不但有利于提高喷煤比，提高炉料的透气性，使煤气流分布均匀、稳定，减少边缘煤气流对炉墙的冲刷，而且精料水平高了，炉料带进高炉的碱金属以及氟化物对炉衬的破坏也将减少，降低了砖衬结瘤的可能性，使高炉得以长期顺行。（3）有效的炉体维护技术。高炉建设时应在炉底、炉缸、炉腹、炉腰、炉身内衬设置一定数量的测温装置，科直接掌握相应部位内衬的温度，其灵敏度和可靠性均高于冷却水温差，冷却设备漏水时要及时发现及时处理，冷却壁损坏严重时，可在相应部位插入冷却棒，压入硬质耐火泥，维持正常生产，当冷却壁大面积损坏时，可在中修时进行更换。4现代高炉长寿思想如下：4.1注重提高高炉整体寿命设计优化大修精心施工、确保高炉各部位同步长寿。4.2强调高炉冷却设备和优质耐材炉衬的有效匹配。从炉底到炉喉全部采用冷却器，无冷却盲区，并针对不同部位的不同特点，选用不同材质的冷却系统和耐材。在炉腹和炉身下部区域采用自我造衬、自我保护的无过热冷却设备铜冷却壁技术，在此区域淡化耐材炉衬的作用，依靠形成稳定渣皮来保护铜冷却壁，开炉前仅喷涂一层普通耐火涂料来防止开炉时的炉料磨损；在高炉炉缸侧壁区域使用热压小块碳砖、优质微孔碳砖配合冷却壁货陶瓷杯来延长使用寿命。4.3增加炉缸死铁层设计深度（达到炉缸直径的20%左右），减少炉缸内铁水环流对炉缸侧壁的侵蚀。4.4在高利用系数、高煤比、低维护费用的基础上取得的长寿业绩，炉役寿命和单位炉容产量应作为高炉产量作为高炉长寿同时追求的目标。4.5采用有效技术检测、维护炉体是实现高炉长寿的重要保证。4.6注重高炉稳定顺行的工艺操作管理和使用成分稳定的优质原燃料对高炉长寿的作用。5 现代长寿高炉的发展趋势现代设计的高炉注重整体优化设计；强调高效冷却设备和优质耐材炉衬的有效匹配，无冷却盲区，并针对高炉不同部位的不同特点，选用不同材质的冷却系统和耐材，其目的是实现高炉各部位的同步长寿。影响现代高炉一代炉龄的薄弱环节主要集中在如下几个区域：炉腹、炉腰至炉身下部，以及炉缸区域。国内外高炉长寿技术发展特点及趋势如下：（1）全炉体冷却从炉底至炉喉全部采用冷却器。例如日本君津3号高炉炉缸采用了六段灰铸铁光面冷却壁，炉腹炉腰炉身中下部采用了九段高韧性铁素体球墨铸铁冷却壁，炉身上部S5冷却壁至水冷炉喉之间采用了三段球墨铸铁冷却壁。（2）无料钟炉顶设备采用了无料钟炉顶设备能实现高炉上部炉料分布及煤气流分布的灵活调节，通过控制煤气流分布来控制炉身热负荷，使高炉煤气流分布稳定合理，从而实现高路长寿。（3）炉体的冷却设备主要趋向于采用冷却壁式，采用冷却板式的高炉减少冷却板属于点式冷却，具有操作炉型不规则、炉壳开孔多、易漏煤气，冷却板之间的炉壳易发红、炉体后期维护费用高等缺点。炉腹、炉腰至炉身下部是整个高炉工况条件最恶劣的区域之一，炉料磨损冲刷、炉渣化学侵蚀、软融带根部反复上下移动产生的热震等破坏机制同时存在。在炉腹、炉腰至炉身下部高热负荷区安装铜冷却壁是实现长寿的最佳选择，在高利用系数的操作条件下可确保此区域的寿命达15-20年而且无需使用价格昂贵的耐材，高炉炉体的维护工作大大减少。国外高炉在此区域大多选择了铜冷却壁，我国部分新建的高炉也在此区域安装了铜冷却壁。（4）炉身中部冷却系统与耐材结构软熔带以上的炉身中部，炉温高达700-1000度，随着喷煤量提高，边缘气流发展，该区域的热负荷急剧升高，但此区域没有形成渣皮的条件，是炉衬磨损最严重的区域，是现代高炉长寿的难点之一。目前主要采用的冷却系统与耐材如下：1）新日铁第四代冷却壁结构。砖壁合一，取消凸台，可以保证光滑的炉型。2）板壁结合结构。水岛4号高炉将可更换的铜冷却板与外置灰铸铁冷却壁的铜冷却壁结合使用取得了20年的实绩。3）一些中、小型高炉炉身中部采用不易开裂、耐磨的耐热铸钢，实验取得了良好效果。（5）炉缸炉底区域的长寿技术炉底及炉缸砖衬的侵蚀情况将决定高炉一代炉役的寿命，但其残余厚度又无法直接观测和修复。目前获得炉缸长寿保护层主要有两种方法：1)强化冷却理论。近些年炉缸侧壁耐材使用具有高导热系数的热压，小块碳砖或超微孔碳砖，其低孔隙度能阻止铁水和渣的渗透，具有高抗碱性能，可吸收部分热应力，配以高效的水冷系统，能将炉缸的热流i珏速传递给冷却系统带出炉外，从而在炉缸侧壁炉衬耐材的热面形成一层稳定的凝结保护层，抵抗炉缸侧壁的”象脚型”侵蚀。本钢4号、5号高炉、鞍钢10号高炉等相继成功地采用了铸铁冷却壁内砌NMANMD熟压小块碳砖结构。2)陶瓷杯结构。在炉缸碳砖热面外砌筑优质耐材保护层，般采用在炉缸碳砖热面附加一层抗铁水侵蚀能力强、低导热的的优质莫来石或刚玉等耐火材料陶瓷杯，它既可在几年内保护碳砖免遭渣铁的直接侵蚀，又降低了碳砖的工作温度，将800陀等温线控制在陶瓷杯以内，避免碳砖过早发生脆化侵蚀，起到了延长炉底、炉缸寿命的作用。（6）出铁口区域的长寿技术良好的出铁口区维护是高炉长寿的关键之一。出铁口的保护层主要是伸入炉缸内部由炮泥形成的蘑菇状出铁口泥包。因此日常精心维护出铁口区，使用具有抗冲刷能力的炮泥，精确控制炮泥用量，经常将出铁口的深度保护在上限是必要的。特别要重视在出铁口末端形成伸进炉缸内约1米长的蘑菇状出铁口泥包保护壳，使铁水始终从出铁口周围的炉缸壁回流到蘑菇状泥包保护壳末端再进入出铁口，较深的铁口可排出炉缸中心的铁水，减轻铁水环流对蘑菇状泥包保护壳的冲刷，成功地维护好该泥包保护壳是高炉长寿的关键。调查表明，炉缸周边的铁水环流强烈冲刷炉缸壁，特别是在出铁口处造成“象脚”型侵蚀，克服炉缸中过强的周边流的主要方法是增加死铁层的深度，炉缸中铁水的残留量增加后+炉缸壁的铁水流速大大减低。最近几年的发展趋势是将高炉死铁层深度逐渐增大为炉缸直径的20%左右。（7）高炉冷却设备的水质监控冷却水水质及稳定性对冷却设备的传热效果及高炉长寿起着重要的作用。铸铁冷却壁要求水质的含氧量低。一般采用软水或纯水密闭循环冷却技术。铸铁冷却壁在使用过程中要求冷却水管内不能形成任何形式的结垢，否则其热阻会明显升高，引起冷却壁破损。铜冷却壁使用工业水冷却时，其水速必须大于2m/s，水的硬度须小于8，避免产生硬质垢，并需定期进行杀菌灭藻。采用软水或纯水冷却时则要求水速大于1.5m/s。（8）高炉炉底、炉缸在线监测技术通常在炉底、炉缸两个区域的每一层冷却器或耐火材科热面下碳砖中都预埋了若干支在线监测热刮禺，监测碳砖温度。将测定的温度信息用数学模型解析，转换成炉墙耐火材料残余厚度画面。在炉底及炉缸侧壁柱面上每隔2m之内就应设置监测电偶，并对关注度高的出铁口等重点部位密集配置监测电偶，确保炉缸侵蚀状况在线监测模型能准确预报，才能在高炉生产的中后期有效避免炉底及炉缸烧穿漏铁水或爆炸等恶性事故发生。6 结论我国高炉的大型化和高炉长寿技术应用和推广已是我国钢铁工业走向新型化工业道路的必然选择。高炉长寿技术是项综合技术，影响高炉寿命的原因诸多，除了本文介绍的现代长寿高炉的设计思想和最新发展趋势之外，还包括一些有先天性唰困(如耐材质量、施工质量、冷却设备的质量和形式等)。综合应用上述行之有效的技术是现代高炉实觋长寿的关键。参考文献：1 杜洪缙 高炉长寿综合技术分析【期刊论文】-上海金属 2004,26(2)2 R.Stokman,E.Van Stein Callenfels,R.van Laar 高炉炉衬和冷却技术【期刊论文】-钢铁 2004,39(10)3 杜鹤桂 炼铁环境控制及高炉长寿的重要环节【期刊论文】-钢铁2004,21(2)4 张寿荣 高炉长寿技术展望【期刊论文】-钢铁研究2009,37(4)5 吴泽勇 王春禄 高炉长寿探讨【期刊论文】-钢铁20016 王祺 刘洋 浅析高炉长寿的主要因素和发展趋势【期刊论文】-科技风2010(3)7 周渝生 曹传根 甘飞芳 高炉长寿技术的最新进展【期刊论文】-钢铁2003,38(11)8 何新泽 李文一 包钢4号高炉长寿实践浅析【期刊论文】-包钢科技 2001,27(3)9 李左丹 高炉长寿技术的应用【期刊论文】-包钢科技20009,35(3)10 王颖生 沈海波 王景志 通过2号高炉破损调研探索首钢高炉长寿途径【期刊论文】-炼铁11 蔡善咏 梅山高炉长寿技术实践及发展【会议论文】-2003中国钢铁年会论文集12 程素森 左海滨 全强 杨天钧 长寿高炉炉缸炉底的设计【会议论文】-2003中国钢铁年会论文集13