2第 2 1 卷第 7 期 2 01 1 年 7 月中国冶金C h i n a M et a l l u r g yVo l. 21 , N o. 7J u l y 2 01 1武钢 8 号高炉炉体系统设计特点薛维炎1 , 闫彩菊1 , 欧阳龙1 , 杨佳龙2 , 迟建 生2 , 邓 棠2( 1 . 中钢集团工程设计研究院 有限公司, 北京 1 000 80 ; 2 . 武钢炼铁总厂, 湖北 武汉 43 00 83 )摘 要: 对武钢 8 号高炉炉体系统的设计进行总结, 根据武钢现役高炉的设计和生产经验, 对现役高炉存在的问题 和原因进行了分析, 对 8 号高炉炉体系统的设计方 案及特 点进行 了论述。
主 要针对 高炉内 衬、冷 却壁的 结构形 式及材 质的选择进行了详细分析、多方案比较, 其中对炉缸 冷却壁 与耐材 的结合 形式、炉缸冷 却壁、风口带 冷却壁 的 材质选择、风口组合砖上部至炉腹下部区域内衬 结构形式等几个方面的优化获得了业主的 认可并取 得了良好的 实 际生产效果。
关键词: 高炉; 炉体; 设计; 特点中图分类号: T F 57 2 文献标志码: A 文章编号: 1 00 6- 9 356 ( 2 01 1) 07- 00 13- 05Furnace Body System Design of WISCO s BF No. 8X U E W e -i yan 1 , Y A N C a -i ju 1 , O U Y A N G L o ng 1 , Y A N G Jia - l o n g 2 ,C H I J i an - s h e n g ,DE N G T an g2( 1. S i no s t e el E n g in e eri n g D es i g n an d R es e ar ch In s t i t u t e C o . , L t d . , B e iji n g 10 00 80 , C h i n a ;2 . W uh a n Iro n an d S t e el Gr o u p Co . , W u h an 43 00 83 , H u b ei, C h i na )Abstract: T h e des i g n of W I S C O s bl a s t f u r nace No . 8 b o d y s y s t e m is bei n g su m m a r i z ed . In co ns i d e rat ion of pr o d u c - t i o n e x p e ri e nce and p r o bl e m o f s e rv ice b l as t f u r n a ce of W I S C O , t h e d e s i g n s c h e m e an d ch a ract e ri s t ic o f B F N o. 8 bo dy sy s t e m is de m o ns t r at e d. A n a l y z i n g an d com par in g b l as t f u r n a ce inn e r lin i n g , c oo l i n g s t a v es s t r uct u r e an d m a - t e r ial , t h e c o m b i n i n g f o rm o f h e art h c oo l i n g s t a ves an d r ef ract o r y, h e art h co o l i n g s t a v es , t u y ere co o l i n g s t a ves m a t e - r ial sel e ct i o n , i n n e r lin i n g s t r u c t u r e f o rm o f t u y ere c o m b i n a t i o n br ick s up s i d e t o u n d er si d e w ere o p t i m i z e d and r at -i f i ed b y o w n e r. T h e BF No . 8 bo dy s y s t e m is w o rk i n g w e l l n o w . Key words: b l a st f u r nace; f u r nace b o d y ; d e s i g n; ch a r act eris t i c1 概述和设计原则1. 1 概述武钢 8 号高炉为武钢第一座4 00 0 m 3 级的特大 型高炉, 该高炉从 200 7 年 5 月 1 8 日正式开工建设,2008 年末已具备投 产条件, 但由 于金融 危机的 影 响, 一直到 2 009 年 8 月 1 日才正式点火投产。
现就该高炉炉体系统的设计作一个较为全面的 总结, 以便同行在同类型高炉设计中加以借鉴和参 考。
高炉炉体系统设计的好坏直接影响到高炉操作 和高炉寿命, 而炉体内衬和冷却系统的设计又是高 炉炉体系统设计的关键, 本高炉炉体内衬和冷却系 统设计采用了目前国内外普遍接受和认可的 薄壁 炉衬配联合软水密闭循环冷却 系统 的设计方案。
与武钢现役高炉的不同之处在于风口带冷却壁采用了铸铜冷却壁, 并且对风口组合砖上部至炉腹下部 区域的内衬结构作了一些改进和优化。
根据武钢 1 号、4 号、5 号、6 号、7 号高炉[ 1] 以及 国内外很多 其他 高炉的 生产 实践, 证明 薄壁 炉衬 ( 5 0~ 15 0 m m ) 高 炉 完全 能取 代 传统 的 厚 壁炉 衬 ( 5 75~ 805 mm) 高炉。
但是随着高炉冶炼强度的不 断提高, 薄壁炉衬高炉也暴露出一些问题, 例如风口 组合砖上部至炉腹下部区域, 经常出现开炉后 3 个 月左右的时间便有大量的耐火材料脱落, 且风口带 冷却壁水管出现渗漏的现象。
一旦出现这些问题, 处理起来非常棘手, 轻则需对破损的管路进行处理, 例如用穿软管的办法来代替漏损的管路[ 2] , 重则需 进行内衬修补和对冷却壁进行更新改造。
导致这些 问题出现的原因综合起来有三大方面: 一是设计原 因, 二是冷却设备制造方面原因, 三是实际生产操作 方面原因。
本文重点对薄壁炉衬高炉暴露出的以上作者简介: 薛维炎( 1963- ) , 男, 大学本科, 教授级高工; E - m ail: x u e w y @ sin o s t e e l. c o m ; 收稿日期: 2010- 08- 0914 中国冶金第2 1卷问题进行分析论证, 进而对武钢8 号高炉炉体系统最终方案的优化和选定加以说明。
1. 2 设计原则武钢8 号高炉是迄今为止武钢最大的高炉, 在世界范围内也属特大型高炉之列, 为此确定了以下设计原则: 不能把本高炉视作武钢其他高炉的简单重复, 而要以先进、实用、可靠、经济、环保为设计原则, 采用国内外特大型高炉一流的先进技术和设备材料, 充分考虑先进技术的发展趋势; 该高炉建成后能起到提高企业竞争力的作用, 采用精料、高温、高压、富氧、大喷煤的冶炼工艺, 实现高产、低耗、长寿、环保和优质的目标, 高炉一代寿命20 a( 不中修、不喷补、不更换冷却壁) , 高炉一代寿命单位炉容产铁量15000t。
2 高炉炉体内衬和冷却系统的方案分析论证及选择2. 1 炉缸炉底结构分析炉缸炉底长寿技术的发展经历了一个漫长的阶段, 综合炉底和全炭炉底是现代耐火材料法和导热法的杰出代表。
而炭质炉缸+ 综合炉底结构和炭质+ 陶瓷杯复合炉缸、炉底结构是整个炉缸炉底结构的两种主流模式, 在国内各大钢铁公司广为应用, 且有10 年以上的长寿业绩, 并在生产实践中不断创造新的长寿纪录。
武钢现役高炉都采用炭质+ 陶瓷杯复合炉缸、炉底结构, 且寿命在国内处于领先地位, 例如: 武钢5 号高炉一代炉龄达到16a, 虽然该结构投资相对较高些, 但有其独到优势, 主要在炉役初期陶瓷杯保护了炭质内衬, 有利于炉缸、炉底逐步从动态期过渡到稳态期, 达到高炉长寿的目的。
基于以上原因, 武钢8 号高炉炉缸炉底仍采用炭质+ 陶瓷杯复合炉缸、炉底结构。
其创新技术如下:1) 炉缸2~ 3 段冷却壁采用铸铜冷却壁大大加强了冷却能力; 过去炉缸全部用灰铸铁冷却壁, 铸铁的导热系数只有35~ 45W / ( m K) , 铸铜冷却壁的导热系数可达到260~ 300 W / ( m K) , 为强化冷却采用铸铜冷却壁在武钢是一项创新。
2) 炉缸炉底都采用了优质超微孔炭砖, 炭砖的导热系数室温大于16 W/ ( m K ) , 600 大于20W/( m K) , 为强化冷却提供了很好的条件。
所用炭砖平均孔径< 1 m , < 1 m 孔容积大于80% , 透气度< 1m D a, 因此具有很好的抗铁水和K、N a、Zn 等有害物的渗透侵蚀能力。
而且所用炭砖抗碱性优良, 抗氧化、抗铁水溶蚀性好, 为高炉长寿提供了很好的条件。
3) 8 号高炉的炭砖以上风口区及风口组合砖和陶瓷杯壁砖都采用微孔刚玉砖, 该微孔刚玉砖的抗渣铁侵蚀性, 抗碱性十分优良。
硅铝质耐火材料具有微气孔性能属国内外首创, 其性能( 见表1) 很适合用作高炉陶瓷杯壁砖, 远远优于国内常用的陶瓷结合棕刚玉砖。
表1 8 号高炉陶瓷杯耐火砖理化性能指标Tabl e1 The physi cal and chemical p e r f ormance ofce r a m i c cup fi r ebrick of BF N o. 8验收保证值指标微孔刚玉砖( 杯壁) 莫来石砖( 杯底)A l2 O 3 / % 83 70SiO 2 / % 7. 0 -C a O/ % 0. 2 -F e2 O 3 / % - 1. 0N a2 O+ K2 O / % - 0. 5 常温耐压强度/ M P a150 100体积密度/ ( g c m- 3 ) 3. 3 2. 65 显气孔率/ % 12 160. 2M Pa 荷重软化开始温度/ 1 650 1 650重烧线变化( 1 500 3 h) / % 0. 2 0. 3平均孔径/ m 0. 2 - 直径 1 m 孔容积率/ % 70 -抗碱性U - 渣侵蚀性能/ % 10 -铁水熔蚀性能/ % 1. 5 1. 04) 将铜冷却壁内的炭砖炉衬设计为紧贴铸铜冷却壁砌筑, 砌筑一层厚2 00 mm 的高导热微孔模压炭砖, 其导热系数60 0 大于20 W / ( m K) , 砖缝小于2 mm , 这样便将武钢传统炉缸结构的大炭砖与冷却壁之间的炭素捣料层向炉内推移了200 mm, 生产中炭素捣料层的温度可提高到1 50 以上, 将显著提高炭素捣打料的导热系数。
