安全型炉底炉缸结构思路及在高炉上的应用

1、安全型炉底炉缸结构思路及在安全型炉底炉缸结构思路及在高炉上的应用高炉上的应用河南五耐集团实业有限公司河南五耐集团实业有限公司2013年年5月月前 言 从上世纪从上世纪5050年代以后，随着一些新材料、新技术、新年代以后，随着一些新材料、新技术、新装备在高炉上的应用，高炉寿命得到了较大的提高，影响装备在高炉上的应用，高炉寿命得到了较大的提高，影响高炉寿命的薄弱环节也在发生着转变。高炉寿命的薄弱环节也在发生着转变。 目前，影响高炉寿命的关键区域在高炉的下部，据不目前，影响高炉寿命的关键区域在高炉的下部，据不完全统计，国内在近几年就有完全统计，国内在近几年就有5050多座大型高炉发生了烧穿多座大型高

2、炉发生了烧穿事故，国外也有事故，国外也有1010余座高炉发生了烧穿事故，而且不少发余座高炉发生了烧穿事故，而且不少发生在炉役初期，有的甚至开炉不到一年，事故的不可预知生在炉役初期，有的甚至开炉不到一年，事故的不可预知性更埋下了生产中的安全隐患，也为企业带来了巨大的经性更埋下了生产中的安全隐患，也为企业带来了巨大的经济损失。济损失。国内外国内外高炉砖衬发展高炉砖衬发展高铝砖高铝砖粘土砖粘土砖炭砖炭砖19世纪中期世纪中期20世纪末世纪末炭砖炭砖+陶瓷杯陶瓷杯炭砖炭砖高铝砖高铝砖粘土砖粘土砖炭砖炭砖20世纪中期世纪中期20世纪末世纪末炭砖炭砖+陶瓷杯陶瓷杯炭砖炭砖前 言高炉下部实现高炉下部实现长寿的

3、条件长寿的条件u高导热材料高导热材料（如炭砖）（如炭砖） u设计结构设计结构 u高强度的冷高强度的冷却系统却系统 u砌筑质量、砌筑质量、操作和使用环操作和使用环境境 u陶瓷杯材料陶瓷杯材料辅助辅助前 言炭砖在高炉下部的侵蚀机理炭砖在高炉下部的侵蚀机理 1 1 传统导热材料存在的问题及改进方法传统导热材料存在的问题及改进方法1 1 传统导热材料存在的问题及改进方法传统导热材料存在的问题及改进方法 炭砖的优点：炭砖的优点：有较好的导热性，靠炭砖的高导热性能降低工作面的有较好的导热性，靠炭砖的高导热性能降低工作面的温度在工作面形成保护层，这种保护层对高炉内衬将起到保护作用延长温度在工作面形成保护层，

4、这种保护层对高炉内衬将起到保护作用延长高炉寿命。高炉寿命。 安全隐患：安全隐患：在异常情况下形不成保护层或保护层的脱落都将使炭砖在异常情况下形不成保护层或保护层的脱落都将使炭砖直接接触铁水，在这种情况下炭砖的抗铁溶蚀性就成为炉缸长寿的一个直接接触铁水，在这种情况下炭砖的抗铁溶蚀性就成为炉缸长寿的一个重要条件。在漏水时对炭砖的氧化也将使炭砖失去强度和抗侵蚀性。重要条件。在漏水时对炭砖的氧化也将使炭砖失去强度和抗侵蚀性。 炭砖的高导热性是其能够在高炉应用的主要因素，但炭砖的抗铁溶炭砖的高导热性是其能够在高炉应用的主要因素，但炭砖的抗铁溶蚀性、抗氧化性是制约高炉安全生产的重大隐患蚀性、抗氧化性是制约

5、高炉安全生产的重大隐患。1 1 传统导热材料存在的问题及改进方法传统导热材料存在的问题及改进方法改善思路：改善思路： 在保持材料高导热性的同时具备陶瓷杯材料的抗铁溶蚀在保持材料高导热性的同时具备陶瓷杯材料的抗铁溶蚀性和抗氧化性，是解决炭砖安全隐患的重要措施。性和抗氧化性，是解决炭砖安全隐患的重要措施。 根据以上思路，根据以上思路，我们在微孔刚玉砖中引入炭进行了试验，我们在微孔刚玉砖中引入炭进行了试验，得到一种既具有炭砖的高导热性又具有微孔刚玉砖的较好的得到一种既具有炭砖的高导热性又具有微孔刚玉砖的较好的抗铁溶蚀性、抗氧化性和高强度的材料。因其同时具有陶瓷抗铁溶蚀性、抗氧化性和高强度的材料。因其

6、同时具有陶瓷结合和碳结合，我们把这种材料叫做碳复合砖。结合和碳结合，我们把这种材料叫做碳复合砖。1 1 传统导热材料存在的问题及改进方法传统导热材料存在的问题及改进方法1 1 传统导热材料存在的问题及改进方法传统导热材料存在的问题及改进方法碳复合砖碳复合砖试验前试验前试验后试验后炭砖炭砖抗铁水侵蚀抗铁水侵蚀1 1 传统导热材料存在的问题及改进方法传统导热材料存在的问题及改进方法碳复合砖碳复合砖炭砖炭砖试验前试验前试验后试验后抗氧化试验抗氧化试验1 1 传统导热材料存在的问题及改进方法传统导热材料存在的问题及改进方法碳复合砖和炭砖试样抗氧化试验后断面比较碳复合砖和炭砖试样抗氧化试验后断面比较碳复

7、合砖碳复合砖炭砖炭砖3次试验后次试验后1 1 传统导热材料存在的问题及改进方法传统导热材料存在的问题及改进方法-炉底陶瓷垫与周围炭砖间的捣料层是一个薄弱环节，在捣料层侵蚀掉之后，炉底陶瓷垫与周围炭砖间的捣料层是一个薄弱环节，在捣料层侵蚀掉之后，铁水就会钻到陶瓷垫下方而使陶瓷垫漂浮。铁水就会钻到陶瓷垫下方而使陶瓷垫漂浮。-传统陶瓷杯与炭砖的热膨胀存在传统陶瓷杯与炭砖的热膨胀存在很大的差异，极易造成风口上翘、很大的差异，极易造成风口上翘、炉壳开裂等现象。炉壳开裂等现象。-陶瓷杯在侵蚀殆尽时，可能在局陶瓷杯在侵蚀殆尽时，可能在局部突然坍塌又不能快速开成保护部突然坍塌又不能快速开成保护层而使炭砖失去保

8、护直接暴露在层而使炭砖失去保护直接暴露在铁水中，加速炭砖的溶蚀；铁水中，加速炭砖的溶蚀；2 2 传统结构问题分析传统结构问题分析炭砖炭砖+ +陶瓷杯结构陶瓷杯结构安全长寿炉底炉缸方案安全长寿炉底炉缸方案3 3 安全长寿炉底炉缸技术方案安全长寿炉底炉缸技术方案-由于碳复合砖具有较好的导热性，同时既有陶瓷结合又有碳结合，因由于碳复合砖具有较好的导热性，同时既有陶瓷结合又有碳结合，因此极易在工作面形成保护层。保护层的存在是形成永久型炉底炉缸结此极易在工作面形成保护层。保护层的存在是形成永久型炉底炉缸结构的重要条件；构的重要条件；-炉底是满铺结构，没有了传统结构中陶瓷垫与炭砖间的夹层，消除了炉底是满铺

9、结构，没有了传统结构中陶瓷垫与炭砖间的夹层，消除了一个炉底漂浮的危险因素。一个炉底漂浮的危险因素。 - - 碳复合砖的导热系数从冷面到热面呈降低的碳复合砖的导热系数从冷面到热面呈降低的趋势，这一趋势符合炉底炉缸设计原则；趋势，这一趋势符合炉底炉缸设计原则；- - 碳复合砖热膨胀系数远比陶瓷杯材料低，可碳复合砖热膨胀系数远比陶瓷杯材料低，可以避免风口上翘、炉壳开裂的现象；以避免风口上翘、炉壳开裂的现象； 3 3 安全长寿炉底炉缸技术方案安全长寿炉底炉缸技术方案微孔模压 炭砖微孔模压 炭砖微孔模压 炭砖微孔模压 炭砖渣口中心线8250铁 口中心线7000铁口中心 线炉皮拐点6220微孔模 压炭砖上

10、面标高微孔模 压炭砖下面标高524436409250997510000炉 皮拐点碳复合砖炉 底碳 复合砖炉底碳复合砖上 面标高3 7 8 0685炭素捣打料81007600100301201 6 0 46 9 22 7 6 85 4 67 2 5碳 复合风口组合砖54003 0 0 0碳复合砖1 0 64碳复合铁口 组合砖5 4 64 5 44 9 7 . 5碳 复合渣口组合砖4 9 34 5 8 . 58通才通才2BF 410m2BF 410m3 3高炉下部设计方案高炉下部设计方案4 4 安全长寿炉底炉缸应用实例安全长寿炉底炉缸应用实例4 4 安全长寿炉底炉缸应用实例安全长寿炉底炉缸应用实例

11、通才通才2#2#炉炉5 5年多年多碳复合炉底炉缸结构碳复合炉底炉缸结构通才同级别高炉通才同级别高炉2 2年半年半 炭砖炭砖+ +复合棕刚玉陶瓷杯结构复合棕刚玉陶瓷杯结构4 4 安全长寿炉底炉缸应用实例安全长寿炉底炉缸应用实例通才通才2#2#炉炉5 5年多年多碳复合炉底炉缸结构碳复合炉底炉缸结构通才同级别高炉通才同级别高炉2 2年半年半炭砖炭砖+ +复合棕刚玉陶瓷杯结构复合棕刚玉陶瓷杯结构4 4 安全长寿炉底炉缸应用实例安全长寿炉底炉缸应用实例4 4 安全长寿炉底炉缸应用实例安全长寿炉底炉缸应用实例-高炉炉底炉缸材料应提倡微孔化结构，材料的微孔化有利于抵抗渣、高炉炉底炉缸材料应提倡微孔化结构，材料的微孔化有利于抵抗渣、铁、碱蒸汽的渗透侵蚀。铁、碱蒸汽的渗透侵蚀。-采用碳复合砖作为炉底炉缸材料代替炭砖，彻底解决了炭砖的抗铁采用碳复合砖作为炉底炉缸材料代替炭砖，彻底解决了炭砖的抗铁溶蚀性差、抗氧化性差和不耐冲刷的问题，可以在相同条件下大大溶蚀性差、抗氧化性差和不耐冲刷的问题，可以在相同条件下大大提高炉底炉缸的安全性，减小或消除象脚状侵蚀现象，显著延长高提高炉底炉缸的安全性，减小或消除象脚状侵蚀现象，显著延长高炉寿命。炉寿命。-新的设计结构消除了传统方案中夹层的问题，使炉缸形成一个整体，新的设计结构消除了传统方案中夹层的问题，使炉缸形成一个整体，有利于结构稳定，炉底满铺有利于防