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关于高炉炉缸结构与长寿方面的探讨1关于高炉炉缸结构与长寿方面的探讨1高炉是冶金工业中常见的设备之一，用于将铁矿石还原成铁。
高炉由多个部分组成，其中炉缸是高炉的核心部分之一、炉缸的结构和设计对高炉的性能和寿命有重要影响。
炉缸是高炉内部的一个圆柱形区域，是铁矿石还原和熔化的主要区域。
在高温和高压的环境下，炉缸承受着巨大的机械应力和化学侵蚀。
因此，炉缸的结构和材料选择对高炉的长寿命至关重要。
首先，炉缸的结构应该设计合理，以承受高温和高压环境的力学应力。
一种常见的炉缸结构是带有锥形底部的圆柱形，这种结构使得炉缸能够承受高温下的溶解反应和气体压力，同时有利于收集和排出产生的铁和矿渣。
其次，炉缸的材料选择也是至关重要的。
由于高炉内部的极端环境，炉缸的材料需要具备高温耐受性和抗化学侵蚀的能力。
常见的炉缸材料包括耐火砖和耐火浇注料。
耐火砖由于其良好的抗高温和抗侵蚀性能而被广泛使用，但由于高炉运行周期长，锏补砖的频率高，对炉缸使用寿命造成了一定程度的影响。
因此，一些新型耐火材料如碳化硅和氧化铝陶瓷等被引入到高炉中，以提高炉缸的寿命。
此外，炉缸的冷却系统也是炉缸结构与寿命的重要组成部分。
高炉内部的温度可以超过1500摄氏度，因此需要通过冷却系统使炉缸保持在可控的温度范围内。
常见的炉缸冷却系统包括水冷壁、气体冷却和铜套冷却等。
这些冷却系统可以有效地减少炉缸的热应力和材料的烧蚀，延长炉缸的寿命。
在设计高炉炉缸结构时，还需要考虑高炉炉缸与其他部件的配合和相互作用。
例如，高炉炉缸与炉身和炉底的连接需要具备良好的密封性和强度，以避免铁水和矿渣的泄漏和损耗。
炉缸的内壁还需要设计成滑动保护层，以减少铁液和矿渣对炉缸内壁的摩擦和损伤。
总之，高炉炉缸的结构和材料选择对高炉的性能和寿命有重要影响。
合理的炉缸结构设计和材料选用可以提高高炉的运行效率和延长炉缸的使用寿命。
同时，炉缸冷却系统的选择和设计也是确保炉缸长寿命的关键因素之一。
高炉长寿技术剖析（一）2015-12-04 15:20:001 概述高炉长寿技术要保证高炉一代寿命15-20年，炉容产铁13000-15000t/m3或（300-450）×103 t/m2炉缸面积；高炉长寿是一个系统工程，它涉及设计、选材、验材、安装筑炉、仪表监测、生产管理与操作等多个方面，哪一个方面不到位，都影响高炉寿命。
高炉至今仍然是个黑箱，虽然冶金过程热力学与动力学、传输原理、电子技术等先后应用到生产实践中已有相当长的时间，但是仍然有不少问题没有彻底搞清楚，例如高炉内反应、传热、流体运动、破损等机理。
相关人员根据自己的实践和研究，对高炉内的现象做出不同的解析，形成不同的观点、流派。
不同流派的观点，在一定程度上提高了高炉寿命，但也存在完全相反的现象。
2 高炉长寿2.1 防止铁水流对炉缸侧壁砖衬侵蚀技术现在对炉缸侵蚀甚至烧穿的共识机理是：出铁过程中，铁水环流对侧壁砖衬的机械冲刷和不完全饱和碳的铁水对炭砖的熔蚀。
防止这种侵蚀发生的最根本措施是隔离铁水与炭砖的接触，在隔离技术上出现两种完全不同的技术观点：①通过冷却将铁水与炭砖接触表面温度降到1150℃以下，使铁水在炭砖表面形成薄铁皮层来隔离铁水与炭砖的接触，这样不仅可形成铁皮层，还可以形成渣层来保护。
这种观点采用全炭微孔，甚至超微孔炭砖，而且努力提高其导热系数，以使表面温度降到1150℃以下。
②利用陶瓷质砖衬来隔离铁水与炭砖的接触，由于炭砖难于实现抗铁水熔蚀，只有人为地在炭砖表面砌一层陶瓷砖，这就是陶瓷杯壁，只要炭砖的抗铁水熔蚀性能达到陶瓷质耐材时，陶瓷杯是有用的。
这两种技术观点支撑的炉缸炉底结构都有长寿的记录，但是采用任何一种技术措施实现长寿都是有条件的，不是在任何条件下都能达到长寿，有的高炉不仅不长寿，反而短期内出现渗铁、漏铁甚至烧穿。
下面就支撑这两种技术措施的观点谈谈看法：（1）高炉炉缸侧壁上无凝固保护层生产中的高炉侧壁炭砖上是没有凝固保护层的，尤其是铁口周边地区，但是存在着粘滞层。
高炉炉缸安全的几个问题探讨前言近年来，为数不少的高炉在投产不久即出现炉缸耐材温度异常升高，有的高炉甚至短时间被烧穿。
导致高炉炉缸快速侵蚀的原因见仁见智。
炉缸安全涉及到设计、施工、设备及耐材、操作维护等方面，任何一个环节都能对炉缸安全产生重大影响。
本文针对涉及炉缸安全的陶瓷杯结构、炉墙气隙、炭素捣打料、冷却强度、碱金属、烘炉，以及操作维护等热点问题予以了初步探讨，并提出了相应的改进建议。
1. 陶瓷杯对炉缸安全的影响尽管高炉炉缸有全炭砖和炭砖加陶瓷杯两种不同的结构形式，但获得炉缸长寿的根本机理是相同的，都是为了保护炭砖免遭铁水的侵蚀，而采取不同的措施避免铁水与炭砖的直接接触。
全炭砖炉墙通过炭砖的高导热性能使热面温度降到1150℃以下，依靠炭砖热面温度较低的、流动性较小的“粘滞保护层”来隔离铁水，陶瓷杯结构则是人为采用陶瓷质砖衬来隔离铁水，避免炭砖与铁水的直接接触。
有观点将炉缸砖衬温度异常甚至烧穿的主要原因归咎于炭砖热面的陶瓷杯，认为陶瓷杯阻碍了炉渣在炭砖表面形成保护层、铁水会渗透到炭砖热面，对炭砖产生所谓的“熔洞”侵蚀。
长期的高炉实践中，全炭砖炉缸、炭砖加陶瓷杯炉缸这两种结构均有长寿实例，也均有炉缸砖衬温度异常甚至烧穿的事故发生。
这些客观实例证明这两种形式的炉缸结构都是可行的，但要实现有效隔离铁水进而获得高炉长寿，都是需要条件的。
陶瓷杯存在时，其对炭砖的保护作用是毋容置疑的；陶瓷杯侵蚀后，即转变为全炭砖炉缸结构。
只要炭砖质量好，炉墙传热体系有效，炉缸仍是安全的。
采用炭砖加陶瓷杯结构的炉缸，其关键点是陶瓷杯必须具有稳定性和密封性的合理结构[1]，尽可能提高陶瓷杯的寿命。
陶瓷杯材质、结构不合理，以及陶瓷杯热应力过大都会导致陶瓷杯破损甚至垮塌。
在结构设计方面，小块陶瓷杯设计、制造与施工均比较简便，砖缝能够吸收一定的膨胀以释放热应力，但需防止砖缝钻铁，并提高其结构稳定性。
大块陶瓷杯的互锁结构，以及较少的砖缝等使其具有较好的稳定性、密封性，但结构相对复杂，对设计要求很高。
长寿高炉设计的探讨全强马魁铎内容提要:本文概述了国内外高炉寿命的现况及差距，介绍了一些长寿高炉的实例。
炉底炉缸蒜头状侵蚀机理。
实现长寿的不同砌体结构及其选用的耐火材料性能。
分析了炉腰及炉身下部砌体结构、耐火材料选择及冷却设备改进情况。
参考国外高炉长寿经验，结合国情以2500m3高炉为例，提出了长寿高炉设计的基本设想。
1 前言高炉长寿已成为当代炼铁技术的发展标志和重要组成，是目前高炉工作者普遍关心的问题。
现时发达国家的高炉寿命大都在10年以上，如创大型高炉世界纪录的日本川崎千叶6号高炉(内容积4500m3)于1976年6月投产，到93年11月已生产16年5个月。
单位炉容产铁已达10500吨以上。
该高炉寿命预计可达17年。
欧州高炉寿命达10年以上，如法国DUNRERQUE2号高炉1982年1月至92年7月，寿命已过10年。
FOS的2号高炉寿命已过1年。
我国强化冶炼生产指标先进，不经中修实现长寿的高炉，如梅山1号高炉(1080m3)，宝钢1号高炉(4063m3)至今已生产8年多，单位炉容产铁分别超过5700吨和6159 吨。
但大多数高炉寿命经中修才能达到８年，与国外长寿高炉相比有很大差距。
高炉长寿给钢铁企业带来的经济效益已被人们所共识。
近年来，不论是大修高炉还是新建高炉都在高炉长寿上作了大量工作。
如我们在近年来新建改建的高炉上大多采用软水密闭循环冷却系统来提高冷却效果。
改进冷却设备，采用了双层水管的第三代冷却壁。
高炉内衬易损部位采用优质耐火材料等，尽管如此，实际炉役寿命一般尚难达８年，与发达国家15年的设计寿命相差甚远。
影响高炉寿命的因素主要有以下几点:高炉的生产操作；稳定优质的原燃料条件及耐久的炉体结构。
稳定优质的原燃料条件可保证高炉生产稳定，避免炉况波动而造成炉衬和冷却设备过早损坏，减少故障，提高作业率，提高经济效益。
耐久的炉体结构是高炉稳定生产保证长寿的物质基础。
高炉是长期连续生产的设备，建成投产后就难以轻易改变。
高炉长寿技术剖析（二）2015-12-04 15:21:00我国高炉出现的短命炉缸，正是在小块炭砖或“焙烧”炭块的高炉上。
彻底解决的方法是让炭块中的温度场中不出现形成脆性带的温度带。
从这个角度看，陶瓷杯是有效的措施。
我们认为不论哪种结构的全炭侧壁和陶瓷杯壁，还是使用大块炭砖为好。
那么，既然陶瓷杯壁隔离了铁水与炭砖的接触，应该保护好炭砖，为什么当前多座拥有陶瓷杯高炉出现了事故，或杯壁内侧的炭砖内出现溶洞式侵蚀。
某些专家将这样的现象归于陶瓷杯结构，认为陶瓷杯危害了高炉炉缸寿命，他们的理由是陶瓷杯壁内出现溶洞，陶瓷杯壁阻碍了炉渣在炭砖表面形成保护层，炭砖与陶瓷杯壁间形成环裂带等。
我们不认同这样的观点，因为未完全饱和铁水对炭砖的熔蚀是普遍规律，只要铁水与炭砖长时间接触都会发生，在不用陶瓷杯壁的全炭结构上也出现溶洞式侵蚀，甚次阻碍形成炉渣壁保护层。
连铁壳保护层都难于形成更不用说炉渣壁，出现问题的高炉大部分在铁口以下1m以上的地区，少数在铁口以下两侧（第二风口下方），这里怎么会有炉渣；铁口以下都被铁水填满，炉渣不可能到达。
既然无炉渣，怎么会结成渣壁。
再说陶瓷杯壁隔离铁水与炭砖接触远胜于渣壁。
我们认为专家们指出的使用陶瓷杯壁后出现的问题是存在的，但其原因不是陶瓷杯的问题。
主要问题是：①设计上有两个方面的缺点：陶瓷杯壁砖没有锁住；陶瓷杯壁与炭砖间的缝没有处理好。
②陶瓷杯壁的刚性质量差：选用的炭砖不当，例如早期的自焙炭砖和自焙炭块，现在的石墨炭砖和半石墨炭砖，或供应商供应的炭砖质量差。
③砌筑质量差，尤其是使用小块炭砖，砖缝很多。
④某种原因使水漏到炭砖层发生水煤气反应，C+H2O→CO+H2，将炭砖熔蚀。
实践表明，在解决上述问题后，陶瓷杯对延长炉缸炉底寿命是起好作用的。
现在出现用高质量高Al质耐火砖代替普通粘土砖作为全炭炉缸侧壁的保护层，而且厚度也在增加。
我们认为这是亚陶瓷杯结构。
因此，只要在设计上解决问题，陶瓷质杯壁砖质量有保证，砌筑严格规范，在新型耐火材料成功前，陶瓷杯结构是好的选择。
