高炉炉缸结构上一些问题的讨论

1、高炉炉缸结构上一些高炉炉缸结构上一些问题的讨论问题的讨论汤清华2015.6.前言前言 高炉炉缸寿命的长短决定了高炉一代炉役的周期。高炉高炉炉缸寿命的长短决定了高炉一代炉役的周期。高炉生产中只要炉缸不出现险情就可继续生产，炉缸以上生产中只要炉缸不出现险情就可继续生产，炉缸以上”干干区区”无论出现冷却壁烧坏或炉皮开裂等毛病都可以通过短无论出现冷却壁烧坏或炉皮开裂等毛病都可以通过短期的抢修来继续生产，有的还可修旧如新。而炉缸出问题期的抢修来继续生产，有的还可修旧如新。而炉缸出问题则不行，一旦温度超限，采取措施不见效果，就必须停炉则不行，一旦温度超限，采取措施不见效果，就必须停炉大修，否则有烧穿的危险

2、。因此，高炉大修周期由炉缸寿大修，否则有烧穿的危险。因此，高炉大修周期由炉缸寿命来决定。命来决定。 近年来我国高炉炉缸寿命得到大幅度地提高近年来我国高炉炉缸寿命得到大幅度地提高,出现一批出现一批10-19年的长寿高炉年的长寿高炉,也是以炉缸寿命为评价的。长寿命为国也是以炉缸寿命为评价的。长寿命为国民经济建设和节能减排做出了巨大的贡献。但发展不平衡民经济建设和节能减排做出了巨大的贡献。但发展不平衡,还有很多高炉达不到设计寿命还有很多高炉达不到设计寿命,甚至不断发生炉缸烧穿事甚至不断发生炉缸烧穿事故，给企业安全、生产经营带来严重的损失。结合国内外故，给企业安全、生产经营带来严重的损失。结合国内外高

3、炉炉缸烧穿的实际，提出延长高炉炉缸寿命结构上的一高炉炉缸烧穿的实际，提出延长高炉炉缸寿命结构上的一些的问题，与同仁共同讨论些的问题，与同仁共同讨论。1.高炉寿命的现状高炉寿命的现状高炉名高炉名炉容炉容/m3 开停炉时间开停炉时间 利用系数利用系数 t/(m3d) 寿命寿命 年年 一代炉役产铁量一代炉役产铁量 t/m3 巴西巴西Tubarao厂厂1号号 4415 1983.11.302012.4.18 2.09 28. 4 21272 宝钢宝钢3号高炉号高炉 4350 1994.9.20.2013.9.1 2.27 1915700 兴澄特钢兴澄特钢1号高炉号高炉 450 2002.9.10.仍在

4、生产仍在生产 3.72 13679 表表1 国内外长寿高炉典范国内外长寿高炉典范高炉寿命的现状高炉寿命的现状: 高炉炉缸烧穿事故频发高炉炉缸烧穿事故频发 a. 炭砖质量不好炭砖质量不好, b. 施工质量差施工质量差, c. 冶炼强度过高冶炼强度过高, d. 有害杂质超标。有害杂质超标。笔者认为笔者认为： e. 炉缸结构不佳也应是主要原因之一炉缸结构不佳也应是主要原因之一。2.炉缸炉壳结构炉缸炉壳结构2.1.高炉炉缸壳体没有收角高炉炉缸壳体没有收角,缸炭砖上浮，砖缝变大，钻铁、缸炭砖上浮，砖缝变大，钻铁、锌。锌。2.2.收缩位置在风口段下方，太高收缩位置在风口段下方，太高 ，同样上浮，砖缝变大，

5、同样上浮，砖缝变大，钻铁、锌。钻铁、锌。有的认为主要原因是：有的认为主要原因是：一批一批1080高炉炉由高炉炉由750厚炉衬高炉演变而来，没有收角厚炉衬高炉演变而来，没有收角,缸炭砖上浮缸炭砖上浮,炭砖炭砖550mm厚厚,2年烧穿或大修年烧穿或大修一批一批1780高炉炉壳收缩位置太高高炉炉壳收缩位置太高,开炉不久炭砖温度开炉不久炭砖温度升高升高,不采取措施即烧穿不采取措施即烧穿3 炉缸炭砖砖衬结构炉缸炭砖砖衬结构 1. 炭砖厚度：炭砖厚度： 550mm太薄，建议环炭太薄，建议环炭1000mm，炉底，炉底2000mm2.大块炭砖砌筑的炉缸环炭应消除水平通缝大块炭砖砌筑的炉缸环炭应消除水平通缝3.

6、坚持好传热的顺序坚持好传热的顺序 . 炉底由下至上炉底由下至上,导热系数由大至小导热系数由大至小 . 环炭由冷面至热面环炭由冷面至热面,导热系数由大至小导热系数由大至小 . 消除中间热阻层消除中间热阻层4.高度关注炭捣料的材质与施工质量高度关注炭捣料的材质与施工质量大小炭砖复合砌筑的鞍钢大小炭砖复合砌筑的鞍钢10高炉高炉,生产生产14年年,单位炉容产铁单位炉容产铁10117t,2008.11.金触危机停下来金触危机停下来,实际还可生产几年实际还可生产几年2002年投产的年投产的450小高炉缸结构小高炉缸结构,己生产了己生产了13年年,单位炉容产铁单位炉容产铁13679t,现现仍在生产仍在生产一

7、座从炉底板开始炉壳收缩和大小炭块复合砌筑的高炉一座从炉底板开始炉壳收缩和大小炭块复合砌筑的高炉4.冷却水与冷却器结构冷却水与冷却器结构 冷却水质冷却水质：水是最好耐火材料，这话不错，但应用得好应变成软水或除水是最好耐火材料，这话不错，但应用得好应变成软水或除盐水盐水 2. 冷却壁与冷却比表面冷却壁与冷却比表面 建议冷却壁结构其冷却比表面大于建议冷却壁结构其冷却比表面大于1.0 高炉高炉 冷却壁方式及进出口管数冷却壁方式及进出口管数 管径与管间距管径与管间距 冷却比表面积冷却比表面积 鞍钢鞍钢3高炉高炉 1代代 立式，立式， 4进进4出出, 宽宽1040mm 50mmx260mm 0.604 宝

8、钢宝钢3高炉高炉, 1代代 卧式卧式, 10进进10出出, 高高1450mm 60.3mmx145mm 1.31 宝钢宝钢3高炉高炉, 2代代 卧式, 10进10出, 高1600mm 70mmx160mm1.374 宝钢宝钢4高炉高炉, 1代代 立式，立式， 4进进4出出, 宽宽920mm两段铜壁两段铜壁50mmx230mm 0.683 宝钢宝钢4高炉高炉, 2代代 卧式卧式, 10进进10出出, 高高1600mm 70mmx160mm 1.374 表表2 鞍钢鞍钢3号和宝钢号和宝钢3、4号高炉冷却壁及冷却比表面的比较号高炉冷却壁及冷却比表面的比较冷却水与冷却器结构冷却水与冷却器结构宝钢宝钢3

9、高炉的冷却比表面积是宝钢高炉的冷却比表面积是宝钢4高炉第一代、鞍钢高炉第一代、鞍钢3高炉第一代的两倍多高炉第一代的两倍多,表明炉缸铸铁冷却壁的冷却比表面积表明炉缸铸铁冷却壁的冷却比表面积0.6以上是不够的以上是不够的,宝钢宝钢4高炉第一代也只高炉第一代也只运行运行9年，应当说明了这一点年，应当说明了这一点,同样某同样某5800高炉炉缸冷却壁冷却比表面积即使高炉炉缸冷却壁冷却比表面积即使做到做到0.98,虽不断增加水量但环炭温度仍难于控制虽不断增加水量但环炭温度仍难于控制,因此建议学宝钢因此建议学宝钢3高炉做到高炉做到1.3以上，宏观上的低水量以上，宏观上的低水量,微观上的高冷强，微观上的高冷强

10、，卧式冷却壁既保证了炉壳开孔处的强度卧式冷却壁既保证了炉壳开孔处的强度,又均匀了冷却水温，宝钢又均匀了冷却水温，宝钢4高炉第一高炉第一代不单炉缸环炭温度不能受控代不单炉缸环炭温度不能受控,压浆还造成炉壳变形，因此，第二代果断地采压浆还造成炉壳变形，因此，第二代果断地采用了宝用了宝3高炉的结构，应为成功的经验。高炉的结构，应为成功的经验。宝钢宝钢4高炉炉缸第一代用了高炉炉缸第一代用了2段铜冷却壁段铜冷却壁,实践说明炉缸用铜冷壁没达到长寿实践说明炉缸用铜冷壁没达到长寿的目的，在此再次建议若非要采铜冷壁的目的，在此再次建议若非要采铜冷壁, ”湿区湿区”也不宜采用钻孔机加工铜冷也不宜采用钻孔机加工铜冷

11、却壁却壁,每块冷却壁每块冷却壁12-16个焊接孔个焊接孔,在炉内受各种应力一旦开焊渗水在炉内受各种应力一旦开焊渗水,将造成恶将造成恶性事故性事故,宜用铸铜冷却壁宜用铸铜冷却壁,炉内壁体上无焊接孔。炉内壁体上无焊接孔。接近接近20m直径的炉壳内直径的炉壳内,每每1.6m高度上安装卧式排列高度上安装卧式排列20块冷却壁，较好地做块冷却壁，较好地做到了每块冷却壁到了每块冷却壁10进进10出的冷却水管出的冷却水管,冷却表面是当今冷却壁结构炉缸最大冷却表面是当今冷却壁结构炉缸最大的的,虽然水量偏小但流速达到虽然水量偏小但流速达到1.8-2.0m/s，是可满足要求的。，是可满足要求的。上述所谓上述所谓”冷

12、却比表面积冷却比表面积”与炉缸外面喷淋冷却、夹壳式冷却方式不同与炉缸外面喷淋冷却、夹壳式冷却方式不同,我国我国行业内是用冷却水管外周长再除管间距行业内是用冷却水管外周长再除管间距,即冷、热表面都计算进去了即冷、热表面都计算进去了,与前两与前两种结构进行比较应除以种结构进行比较应除以2才可相比。才可相比。用此例来讨论当今炉缸冷却壁的优化问题用此例来讨论当今炉缸冷却壁的优化问题 冷却水与冷却器结构冷却水与冷却器结构3.冷却水量与水速冷却水量与水速1)保证保证2.00.2m/s,这是生产中验证了的这是生产中验证了的 2)水速和冷却比表面积都做达到要求水速和冷却比表面积都做达到要求,水量就确定了，闭路

13、循环是省水的，但循环用水水量就确定了，闭路循环是省水的，但循环用水不省电。不省电。 3) 此时如再采用分段式冷却此时如再采用分段式冷却,总水量是增加的总水量是增加的,这就应优化匹配这就应优化匹配 4)宝钢同志对卧式冷却与竖排立式冷却壁达到同样水流密度的比较宝钢同志对卧式冷却与竖排立式冷却壁达到同样水流密度的比较 , 4.0m/s水速其系水速其系统要整体升级统要整体升级 卧式冷却壁卧式冷却壁立式冷却壁立式冷却壁 立式冷却壁立式冷却壁 炉缸水量炉缸水量 (t/h) 1380 4250 6250 水管流速水管流速 (m/s)2.72 2.72 4.0 水流密度水流密度(t/m.h) 119 81 1

14、19 比表面积比表面积 1.19 0.75 0.75 表表3 卧式冷却壁与立式冷却壁的比较卧式冷却壁与立式冷却壁的比较冷却水与冷却器结构冷却水与冷却器结构 4 热流强度热流强度: 武钢生产中规定他们的热强度如下武钢生产中规定他们的热强度如下 炉缸热流强度报警值炉缸热流强度报警值29.3MJ/m2.h（7000 kcal/m2.h）；）； 炉缸热流强度警戒值炉缸热流强度警戒值37.67MJ/m2.h（9000 kcal/m2.h）；）； 炉缸热流强度事故状态炉缸热流强度事故状态50.23MJ/m2.h（12000 kcal/m2.h）；）； 热流强度超过报警值后必须采取措施把热流强度降低到安全范

15、热流强度超过报警值后必须采取措施把热流强度降低到安全范围以内。围以内。 美国美国Cary厂厂14号高炉炉缸烧穿时捡测到的热流强度约号高炉炉缸烧穿时捡测到的热流强度约12880w/m2 .h5.关于死铁层深度关于死铁层深度 死铁层深度为炉缸直径死铁层深度为炉缸直径20%不宜继续加深不宜继续加深,有不少实例证明有不少实例证明,过深不一定使炉过深不一定使炉缸长寿和减少象脚侵蚀，目标是希望炉缸形成锅底型侵蚀才能长寿。如某缸长寿和减少象脚侵蚀，目标是希望炉缸形成锅底型侵蚀才能长寿。如某1250m3高炉高炉,死铁层设置为死铁层设置为2800mm,无陶瓷杯壁，按炉缸直径无陶瓷杯壁，按炉缸直径20%应当是应当

16、是1600mm,开炉开炉4.5年因锌害环炭温度升至年因锌害环炭温度升至1080,被迫停炉大修炉缸被迫停炉大修炉缸,结果炉缸结果炉缸侵蚀最严重的处仅剩侵蚀最严重的处仅剩280mm,且从陶瓷垫表面上移了且从陶瓷垫表面上移了1400mm左右左右,也就是说也就是说加深的死铁层不但没起好作加深的死铁层不但没起好作,反而造炉底温度过低，炭砖中占入大量反而造炉底温度过低，炭砖中占入大量Zn,形成形成Zn板板,将炉底板平均抬高。建议再实践几年将炉底板平均抬高。建议再实践几年,并提出几个讨论题：并提出几个讨论题：1). 死铁层加得过深后死铁层加得过深后,铁水高静压力与铁水渗炭速度的影响，铁水高静压力与铁水渗炭速

17、度的影响，2). 死铁层加深理论上说减少环流和实践的证据有待再探讨，死铁层加深理论上说减少环流和实践的证据有待再探讨，3). 过去高炉多为单铁口高炉和大渣量冶炼过去高炉多为单铁口高炉和大渣量冶炼,为了怕两次铁间风压升高为了怕两次铁间风压升高,而逐渐提高到而逐渐提高到20%炉缸直径的死铁层深度炉缸直径的死铁层深度,而当前多数高炉为多铁口而当前多数高炉为多铁口,出铁间隔短或无间隔出铁出铁间隔短或无间隔出铁,其环流路经和速度都发生变化其环流路经和速度都发生变化,直得重新分直得重新分析，析，4). 死铁层过深对形成锅底形炉缸侵蚀有利与否死铁层过深对形成锅底形炉缸侵蚀有利与否,对铁口深度的维护有对铁口深度的维护有利与否也值得探讨。利与否也值得探讨。5) ). 死铁层过深死铁层过深,炉缸下部砖衬温低炉缸下部砖衬温低,Zn等易富积在砖缝中等易富积在砖缝中,进而引发炉进而引发炉底板上翘底板上翘某某1250炉子死铁层炉子死铁层2.0m(23%),开炉三年炉底板上翘开炉三年炉底板上翘180mm左右左右,冒煤气严重冒煤气严重结语结语 1 笔者应中小高炉年会的要求笔者应中小高炉年会的要求,为实现高炉炉为实现高炉炉缸高寿命缸高寿命,仅在炉缸结构上就近年生产中遇仅在炉缸结