关于高炉炉缸结构与长寿方面探讨共26页

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。

１．６炉底水冷却管安装位置问题
国内很多高炉将炉底水冷管设置在封板下部，其原因是耽心水管漏水。其实这种耽心是多余的，武钢从 １９７０年４号高炉开始炉底采用水冷却，水管设置的位置都是密封板上面，埋在炭素捣料中，从未出现过问 题，大修拆炉时水管仍完好无损。这样设计对强化炉底炭砖的冷却有利。
１．７提高炉缸炉底冷却强度
２００１年武钢ｌ ８高炉炉容２２００ｍ３首次采用进口超微孑Ｌ炭砖，２００４年武钢７号高炉首次采用国产超微孔炭
砖，以后国内很多高炉相继采用。到目前为止使用最长的武钢１ ４高炉已达９年，目前高炉状况良好。国内 还没有使用到一代高炉例子。超微孔炭砖是在微孔炭砖的基础上，性能指标有明显提高的新一代产品，主要 是导热系数和微孔指标改善，使用效果应当优于微孔炭砖。 ４）石墨炭砖是近年在炉底最下层平铺一层石墨砖，以提高炉底的冷却强度。一般都不会与铁水接触，炉 底的侵蚀深度不会达到石墨砖的部位。 但近几年国内有很多座高炉将美国ＮＭＤ炭砖用于炉缸。该砖是全部以电极石墨为原料生产的热模压 小炭砖，室温导热系数达到４０一６５ｗ／ｍｋ。这样使用石墨砖违背了石墨炭砖不能用于直接与铁水接触的部 位。有几座高炉已出现炉缸严重侵蚀状况，甚至出现炉缸烧穿事故。有的高炉在炉缸使用石墨砖的情况下 设计的冷却水量偏小，冷却强度偏低，水温、热负荷检测不全，更容易出现炉缸侵蚀严重的情况。高炉生产实 践证明石墨砖不能用于炉缸、炉底与铁水接触的部位。也说明以电极石墨为原料替代电煅无烟煤生产炭砖， 将降低炭砖的使用效果，影响高炉炉缸寿命的延长。
视，几种陶瓷杯砖的性能对比见表１。
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表１几种陶瓷杯砖的性能对比
从表１可知，复合棕刚玉砖和刚玉莫来石砖性能最差，不适合高炉使用，浇注大块仅抗碱性好，其他性能 都很差，塑性相结合刚玉砖抗碱性和抗炉渣侵蚀性较好，但不是微气孑Ｌ砖是其缺点，微孔刚玉砖是这几项性 能都很好的一种新型产品。武钢新建和大修高炉陶瓷杯都采用了微孔刚玉砖，风口组合砖也有两座高炉开 始采用，目前高炉使用情况良好，没有发生风口上翘事故。 陶瓷杯导热系数很小（２—４ｗ／ｍｋ）内表面很难凝结渣壁，因此炭砖内砌筑的陶瓷杯迟早都会被渣铁侵 蚀掉。当陶瓷杯脱落时，铁水在短时间直接与炭砖接触，将引起炉缸炭砖温度波动，温度突然升高很多，形成 严重侵蚀的假象，对稳定高炉操作有不利影响。根据武钢４ ８高炉炉缸、炉底炭砖内表生成渣壁保护层的实 践。不砌陶瓷杯砖炭砖内表会更早形成稳定的渣壁保护层，更有利于炉型稳定和延长炉缸寿命。

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。

损 失 。所 以这 种 碳 砖 一 陶 瓷 杯 组 合 炉 衬 是 否完 全适用 当前的强冶炼条件需要继续观察 。 受条件限制 ，炉缸 炉底的砖衬侵蚀 后其 残余厚度无法监测和修 复，出现侵蚀后传 统
１ 、前言
新建一座 大型高炉 或对一座大 型高炉进 行 改造 性大修，耗 资多达 上亿元 。因而高炉 使用寿命 直接关系到钢 铁工业的经 济效益。 随着世 界各 国钢铁 工业技术 的进步 ，高炉长 寿技术 已经取得 了显 著成果 ，工业 发达 的国 家的高炉寿命普遍能达 到 ｌ Ｏ 一 １ ５年 ，有的甚 至可 以达到 ２ Ｏ年 。相比较而言，我 国高炉的 长 寿 水 平 与 国外 先进 水 平 还 有 一 定 的 差 距 。 以唐钢炼铁厂 为例， 白建设大 高炉 以来 ，没 有 一座高炉的寿命超过 ｌ ０ 年 从降低生产成
布置 ２ ～３ 个出铁 口。这类布置，虽然 可以节 约 开支。但是对高炉冶炼及 寿命均有不利影
响 。 高炉 不 能 完 全 出净 渣 铁 ， 留 在 炉 内的 炉 渣 ，靠近铁 口的一侧 ，渣面接近 铁 口水平 。 而 远 离铁 口的 一 侧渣 面 较 高 。 如 果 铁 口布 置 在 同一侧 ，炉 内的炉渣分布必 然不均匀 。当 炉 况不太正常 ，特别是 炉温低时， 由于炉渣 粘稠 ，从滴落带下 降的铁 滴，穿过渣层 的速 度 不同必然影响到炉料均 匀下降及煤气流均 匀 分布， 由此导致局部 方向煤气流发展 。过 分发展的煤气流形成高炉 “ 管道行程 ” ，从而 破坏炉衬 的完整性，影响高炉寿命 。
本 以及推动炼 铁技术进步两方面 来讲，如何 采 取有效手段 ，延长高炉使用寿命 还需要我 国炼铁工作者不断去探 索和研 究。
２ 、影响高炉长寿 的主要因素
高 炉 的 长 寿 不仅 仅 是 高 炉 本 体 长 寿 ，还 包括生产主体 和辅助系统 的整 体长寿 ，任何 个环节 出现严重破损 ，都会影响高炉寿命 。 高炉能否长寿 主要取决于 以下因素的综讨

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1.3 死铁层深度问题
炉缸烧穿或炉衬厚薄造成隐患的位置是铁口周围：铁口正下方距铁口中心线 2.0m左右；铁口左右两侧（第二个风口与第一风口之间），离铁口中心线1.52.0m处。这是由出铁过程中铁水流运动机械冲刷及铁水溶蚀炭质炉衬造成的。 这引起对铁水环流的研究，这种环流对炉缸壁的损坏作用，就引发如何选定死 铁层深度的问题。
对高炉炉缸长寿问题的认识
北京科技大学冶金学院
王筱留 左海滨
E-mail:wangxiaoliu2009@
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目 录
前言
1. 影响炉缸炉底寿命的因素
1.1 设计上的问题 1.2 鼓风湿度问题 1.3 气隙问题 1.4 检测问题 1.5 操作问题
2. 炉缸炉底维护和异常处理
2.1 钛渣护炉 2.2 灌浆 2.3 挖补

高炉寿命的限制性环节集中到炉缸、炉底部位。近来国内外发生多起炉缸漏铁
、烧穿事故的实例，即使没有烧穿，但水温差急剧上升，告急的高炉也不在少
数。
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1. 影响炉缸炉底寿命因素

高炉长寿是一个系统工程，受多方面因素的影响： 设计；耐材冷却器的选择和验收；筑炉和冷却器安装质量；检测 仪表的设置，选择安装以及高炉操作等。
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h＝1.1m
h=1.6m
图3（b）死铁层深度对铁水流动的影响
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生产实践表明，炉缸侧壁温度与炉底温度成反比，即炉底温度高 时，侧壁温度降低，有利于炉缸侧壁安全工作，
图4 炉缸侧壁温度与炉底温度成关系
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研究和生产实践使广大高炉炼铁工作者得到共识，要适当 加深设计高炉的死铁层深度。在加深死铁层的程度上，也还有 不同观点：
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以重庆赛迪工程公司（重庆设计院）项中庸大师等为代表主张较深 的死铁层0.25 d缸左右，以增加铁水对死料柱焦柱的浮力，使部分铁 水从死料柱下流向铁口，减轻铁水环流，同时使炉底温度升高而降 低炉缸侧壁温度。

某1250炉子死铁层2.0m(23%),开炉三年炉底板上翘180mm 左右,冒煤气严重
结语 1 笔者应中小高炉年会的要求,为实现高炉炉 缸高寿命,仅在炉缸结构上就近年生产中遇 到的一些问题,与同仁们进行探讨,提供给决 策和设计者作参考,个人认识不一定正确且 分析较肤浅,目的是想引起争议和起到引玉 的作用。 2 呼吁行业组织起来设计和建设出象前苏联 及我国上世纪五、六十年代那样，形成我 国不同炉容的标准炉体结构,或曰：”标准 炉型”，进而与迈向钢铁强国相适应。
大小炭砖复合砌筑的鞍钢10高炉,生产14年,单位炉容产铁 10117t,2008.11.金触危机停下来,实际还可生产几年
2002年投产的450小高炉缸结构,己生产了13年,单位炉容产铁13679t,现 仍在生产
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
1. 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
表3
卧式冷却壁与立式冷却壁的比较
立式冷却壁 立式冷却壁
卧式冷却壁 炉缸水量 (t/h) 水管流速 (m/s) 水流密度(t/m.h)
1380 2.72 119 1.19
4250 2.72 81 0.75
6250 4.0 119 0.75
比表面积
冷却水与冷却器结构
• • • • • •
4 热流强度: 武钢生产中规定他们的热强度如下 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≤37.67MJ/m2.h（9000 kcal/m2.h）； 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 围以内。 • 美国Cary厂14号高炉炉缸烧穿时捡测到的热流强度约 12880w/m2 .h

图10 碱金属的含量与温度的关系
表2 武钢高炉K2O+Na2O、Zn负荷计算结果
高炉号 取样计算时 碱负荷kg/tFe （K2O+Na2O） 间 1983年5月 1983年8月 7.61 5.38 Zn负荷（kg/tFe） 0.31 0.42
1号高炉 2号高炉 3号高炉
1981年7月 1985年3月
K、Na、Zn的气化温度分别为766℃、890℃、 908℃，Zn还原温度1030℃，900-1000℃是K、 Na、Zn起破坏作用的温度区间见图10。低于这 一温度K、Na、Zn成固体无法渗透，不会破坏炭 砖。因此提出将炭砖炉衬900-1000℃温度区间 推入炉内可以消除环裂。 实测数据表明,随炭砖导热系数提高，环形裂 缝，向炉内推移，见表4。因此将800-1000℃温 度推入炉内对防治环形裂缝是有效的。当然还有 提高炭砖的抗侵蚀能力、提高微气孔性能，提高 炭砖原料质量等措施都能有效防止K、Na、Zn的 侵蚀。炭砖,刚玉砖侵蚀后的显微结构见图11-22,
图5 武钢2号高炉第二代大修炉缸炉底 砖衬侵蚀测绘图（1981年8月）
图6 武钢4号高炉一代大修炉缸炉底 侵蚀测绘图（1984年7月）
图7 武钢4号高炉第二代大修炉缸炉底 侵蚀测绘图（1996年5月）
图8
武钢4号高炉第三代大修炉缸炉底砖衬侵蚀测绘图 （2006年7月）
图9 武钢5号高炉炉缸、炉底砖衬侵蚀测绘图 （2007年5月）
TFe 1.09 0.96 0.91 0.53 0.63 2.09 4.45 -
SiO2 4.47 0.36 1.30 0.28 3.80 0.08 7.23 -
3）炉缸铁口以上的炭砖侵蚀很少，陶瓷砖则侵蚀很多见图1,8 4）炉底侵蚀形状一般为反锅底形,平锅底形，正锅底形很少见 。见图4,5,6,7,8,9 5）炉缸风口区的砖衬，在风口以上的棕刚玉砖一般都侵蚀光， 由冷凝炉渣覆盖。风口中心线以下，一般从风口大套上沿到炭砖 前端的三角区内留有残存棕刚玉砖。见图1,8 6）炉缸侵蚀深度 武钢高炉1970年以前是采用综合炉底，1970年以后改为全炭砖 炉底，炉底侵蚀深度见表1.采用半石墨炭砖以后炉底侵蚀深度显 著减少。

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。

关于高炉炉缸结构与长寿方面的探讨
济南钢铁集团炼铁厂
2013年9月
内 容 提 要
一、前言
二、影响炉缸寿命的主要因素
三、延长高炉炉缸寿命的建议
四、几个问题
五、结语
一、前言 随着现代高炉逐渐大型化和生产的高效化， 高炉长寿的重要性日益显现，高炉能否长寿对于 钢铁企业的正常生产秩序和企业总体经济效益影 响巨大，因此，已经引起业内的高度重视。广大 炼铁工作者为了尽量延长高炉寿命，从设计、施 工、操作和维护等方面开发并采用了许多新技术 、新工艺和新材料，取得了显著的效果，使高炉 寿命不断提高。
三、延长高炉炉缸寿命的措施建议
1.在设计方面要解决风口区冷却壁过早破损的问题 保证炉缸、炉底长寿首先应该从冷却壁做起，因为再好的耐 火材料没有冷却不行，再好的耐火材料也怕水浸泡，因此，彻底 解决炉底、炉缸长寿问题首先要解决风口区冷却壁长寿问题。 2000年以后国内新建的高炉，特别是“薄壁”高炉，有不少 高炉存在炉缸风口区冷却壁过早损坏问题，济钢的1750 m3高炉 多座高炉均存在这一问题。
3）、在线压浆的实施 济钢高炉还采用在线灌浆的方法进行对炉缸的维护，炉缸炉底压浆 采用的是一种树脂键高SiC泥浆压入料，压浆机采用的是专用双螺旋压 浆泵。在线压浆过程基本和休风灌浆相同，主要步骤为浆料加热→压浆 孔蒸汽吹扫→设备预热→进行压浆→记录→结束收尾。在压浆过程中要 将压浆孔上安装一个三通阀门，作为排气阀使用。在连接好压浆管后， 先打开排气阀，通过高压浆料将管道内空气、水及杂质排干净，待出浆 后再打开压浆阀并关闭排气阀。通过高压浆料来密封压浆孔阀门接口， 能够有效解决高炉不休风实施在线压浆时炉内煤气的向外泄问题，能够 保证作业安全。当然不提倡在线灌浆，毕竟存在一定的安全风险。

CISD1钢铁技朮/御铁匚程/能源环保/槨能制适/产««/试论高炉炉缸陶瓷杯结构形式与寿命的关系伍积明1,张涛-贾娟鱼'，赵运建2（1.中冶赛迪工程技术股份有限公司，重庆，401122：2.中冶赛迪技术研究中心有限公司，重庆，401122）摘要：高炉炉缸陶瓷杯从结构形式上可分为独立式与块入式，通过分析比较其特征和优缺点、，以及在国内外高炉上实际使用的结果，可以肯定的是，在相同可比条件下，坯入式陶瓷杯结构比独立式陶瓷杯结构可以使炉缸更加安全和长寿。

关键词：高炉；炉缸；陶瓷杯；寿命高炉炉缸采用陶瓷杯，目的是充分利用陶瓷材料抗铁水侵蚀的特性，尽可能长时间的保护炭砖，以延长炉缸寿命。

从陶瓷杯的结构形式来区分，可分为独立式与按入式。

从材质上区分，可分为莫来石、刚玉莫来石。

从气孔大小区分，可分为微孔与非微孔。

从砖块制造上区分，可分为预制块、整体浇注、小块高温烧成。

陶瓷杯的结构形式、材质和制造方法，对陶瓷杯的寿命有很大的影响。

要使高炉炉缸寿命达到15年以上，就必须充分了解这些关键特性。

本文着重从结构形式上比较了其各自优缺点和实际使用效果。

1•独立式和瑛入式陶瓷杯的结构特征独立式陶瓷杯结构，是指陶瓷杯的杯壁与炭砖之间有相当大的缝隙，杯壁最上部没有炭砖压盖，完全独立于炉内的墙体结构。

独立式陶瓷杯的杯壁砖通缝的冷面一般与炉缸内型线平齐，而杯壁砖的热面一般完全在炉缸内容积之中，占用了较大的炉缸容积。

独立式陶瓷杯的最大特征就是陶瓷壁与炭砖之间有很大的（一般在30—100mm）通缝和杯壁独立于炉缸容积中。

2钢铁工程I2019年第2期表1三輕张力单元提供张力计算表序号因素独立式陶瓷杯瑛入式陶瓷杯1炉缸直径减少大，0.9m左右无或很少（小于0.4m）2炉缸断面积减少大，减少12%以上0或3%以下3膨胀对炭砖砌体的影响竖向上炉墙垂直独立炉内无影响，径向上有向外挤压影响。

从设计上解决。

竖向上设置大的膨胀缝，径向±6mm—10mm碳素胶泥，整体影响小4炉缸内型线界面炭砖与陶瓷壁间隙大，30—80mm无，在炭砖内的陶瓷壁砌砖缝6mm左右。

关于高炉炉缸结构与长寿方面的探讨高炉炉缸是高炉的重要组成部分，它的结构和设计对高炉运行的稳定和长寿有着重要影响。

在高炉炉缸结构和长寿方面的探讨中，主要涉及到以下几个方面的内容：高炉炉缸的结构特点、炉缸内耐火材料的选择和使用、炉缸内炉渣的影响以及提高高炉炉缸的长寿的措施等。

高炉炉缸是高炉内的一个重要部位，其主要功能包括提供火口空间、保持热平衡、形成适宜的气氛和协调上、下部两个系统之间的关系等。

根据高炉炉缸的位置和结构特点，可以将其分为上半炉缸和下半炉缸。

上半炉缸是高炉的燃烧室，负责燃烧煤料和产生高炉煤气，同时还承受着巨大的热负荷。

下半炉缸主要起到合流和分流矿石、燃料和空气的作用，对高炉的运行稳定性有着重要的影响。

炉缸内的耐火材料是高炉炉缸的关键部分，对高炉的长寿有着重要影响。

在选择和使用耐火材料时，需要考虑到其耐火性、抗热震性和抗侵蚀性等方面的性能。

一般来说，炉缸内的耐火材料主要由耐火砖和耐火浇注材料组成。

耐火砖是一种具有优异耐火性能的砖瓦材料，可以承受高温和腐蚀的侵蚀。

而耐火浇注材料则具有良好的耐火性能和抗热震性能，可以适应高炉内的高温和频繁的热震情况。

炉缸内的炉渣是高炉炉缸结构和长寿的重要因素之一、炉渣的流动和积聚会对炉缸内的耐火材料和结构构件造成磨损和侵蚀。

因此，合理管理炉渣的流动和减少炉渣的积聚是提高高炉炉缸长寿的重要措施之一、在实践中，可以通过调节炉渣的粘度、降低炉渣温度、控制炉渣组分等方式来减少炉渣的侵蚀。

为了提高高炉炉缸的长寿，可以采取一系列的措施。

首先，可以在设计和建造阶段对炉缸结构进行优化，提高耐火材料和结构材料的性能和耐久性。

其次，可以加强对炉缸内耐火材料的管理和维护，定期检查和修复炉缸内的损坏部分。

此外，还可以采取一些技术手段来控制高炉的操作参数，减少炉缸内的温度和热震，从而延长高炉炉缸的使用寿命。

总的来说，高炉炉缸的结构和长寿方面的探讨是高炉运行和维护管理的重要内容。

通过合理设计和管理，选择优质的耐火材料，控制炉渣的流动和减少炉渣的侵蚀，可以提高高炉炉缸的长寿，并保障高炉的稳定运行。

高炉炉缸长寿措施研究发布时间：2023-01-11T02:15:09.222Z 来源：《中国科技信息》2022年第33卷16期作者：刘哲[导读] 高炉设备运行期间，炉缸使用安全性，会对设备应用寿命产生直接性影响。

要想延长设备使用时间，刘哲阳春新钢铁有限责任公司 529600摘要：高炉设备运行期间，炉缸使用安全性，会对设备应用寿命产生直接性影响。

要想延长设备使用时间，就要对炉缸故障问题全面分析和解决，并且降低炉缸故障问题发生几率。

在对高炉设备功能完善和优化时，需要对引发炉缸侵蚀问题发生原因全面分析，并制定针对性预防措施，还要引进更加先进长寿技术，对高炉设备性能持续优化，确保高炉设备能够始终保持安全稳定运行状态，从根源上对各项隐患问题全面消除。

本文就高炉炉缸长寿措施进行相关分析和研究。

关键词：高炉；炉缸；长寿措施；研究在当前时代背景下，钢铁企业已经引进了更加先进技术和设备，提高了生产质量和效率。

在应用高炉设备炼铁时，钢铁企业需要对设备运行状态全面监测，并制定针对性故障防控措施，才能提高生产水平。

但因为高炉设备使用期间，内部运行温度不断上升，且运行压力比较大，会对炉缸运行安全性产生不良影响。

炉缸属于易损构件，在高炉冶炼期间，炉缸烧穿等故障问题，会对正常作业产生不良影响。

一旦高炉设备出现损坏问题，在对设备更换时，要投入更多资金成本[1]。

一、高炉设备运行特点近几年我国钢铁企业业生产水平正在不断提高，尤其是在引进自动化技术和智能技术之后，促进冶炼生产向着标准化和规范化方向进行了更好发展。

钢铁企业在对现有生产设备更新和优化时，选择了一些智能化操作水平比较高的新型产品，在对高炉设备应用管理时，钢铁企业也采用了自动化管控形式，对设备运行期间各项缺陷问题分析和解决。

但因为高炉设备使用时，经常会出现故障问题，尤其是炉缸故障问题发生几率比较高，需要采取有效措施，对炉缸全面防护，才能延长高炉设备使用寿命，为正常生产提供充足支持。

【技术文摘】高炉炉缸结构上一些问题的讨论汤清华（鞍钢股份公司）1 前言高炉炉缸寿命的长短决定了高炉一代炉役的周期。

高炉生产中只要炉缸不出现险情就可继续生产，炉缸以上干区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。

而炉缸出问题则不行，一旦温度超限，采取措施不见效果，就必须停炉大修。

因此，高炉大修周期由炉缸寿命来决定。

近年来我国高炉炉缸寿命得到大幅度地提高,出现一批10-19年的长寿高炉,也是以炉缸寿为评价的。

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,还有很多高炉达不到设计寿命,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。

结合鞍钢新3高炉和国内外一些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。

2 炉缸炉壳结构2.1 一批1080m3高炉,开炉不久环炭温度急速升高,两年内多座高炉炉缸烧穿,数座被迫2年多一点就大修炉缸。

图1是这批高炉的炉缸结构图，由图看出，这种炉缸是在早年低冶强低寿命的750高炉结构上，减薄炉衬演变而成的，炉缸炉壳是直圆柱筒，到风口上扩径成炉腹，这种结构极易造成炭砖上浮和砖缝变大，一旦占入铁水和Zn蒸气,进而环炭温度开炉不久就升高。

究其原因，是个常识问题，炭砖的比重为1.55t/m3,而铁水比重是7.6t/m3,相差近5倍,这样铁水对炭砖起到向上浮动的推力作用, 炭砖不往上浮就得靠砖与冷却壁之间的磨擦力,这种磨擦力与铁水浮力方向相反,且那种力较大是显然可见的，好象一块轻质木头漂在水上一样。

上世纪八、九十年代曾数次遇到高炉炉底炭砖整体漂浮而炉底烧穿的事故。

正确的结构应从炉底板开始炉缸炉壳是个圆锥型,向上缩小,炉壳给炭砖一斜面的约束力，来限制炭砖上浮。

大型高炉炉缸壳体基本上是圆锥型,中小高炉勿视了这个问题。

2.2 另一个问题是炉缸炉壳有一个内缩捌点来收缩,但收缩位置在风口段下方，太高，起不到作用,曾有数座1780m3高炉,开炉2.5年后温度急烈攀升近900℃或者烧穿，此结构如图2。