安徽工业大学科技成果——高炉长寿综合技术研究与应用

高炉长寿概况和技术黄晓煜老师从中国梦、钢铁梦、到事业梦谈起，主要讲述了我国高炉长寿概况，指出了我国高炉长寿技术面临的问题，并详细分析了高炉炉缸破损的原因。

一、高炉长寿概况高炉生产实现高效与长寿的统一, 一直是炼铁工作者关注的课题。

提高高炉生产效率, 可以降低生铁成本中的固定费用; 延长高炉寿命不仅可以节约大修费用, 而且还可以减少由于大修引起的停产损失。

当今长寿高炉的标准是一代炉龄寿命在15年至20年以上，每立方炉容产铁在15000吨的长寿高炉，达到高效、低耗、优质、安全生产的目标。

高炉生产是钢铁企业的核心环节，炼铁生产主要包括高炉主体系统、鼓风系统、原料储备系统、煤气洗涤系统、高炉炉前和渣铁运输系统。

所谓高炉长寿是指高炉主体破损失去功能，即高炉炉身和炉缸发生损坏，需要进行大修，而一次大修的费用和对钢铁企业当期生产经营影响是巨大的。

高炉长寿是一项长期全面系统的工作，需要理论实践、操作基础、技术管理、设备管理紧密结合，才能实现。

二、高炉炉缸破损的总体特征1）大型高炉炉缸侵蚀呈现“象脚”状侵蚀，铁口水平线以下，随着深度的加深而侵蚀加重。

在炉底陶瓷垫和炉缸碳砖交界处最为严重。

2）中小新高炉炉缸侵蚀呈现“蒜头”状侵蚀，铁口水平线以下，随着深度的加深而侵蚀加重。

3）炉缸在铁口上、下方侵蚀和破损有明显的差异。

铁口水平线以上的炉缸，碳砖内表面有渣皮保护，侵蚀轻微，碳砖有明显的环裂和粉化现象。

4）铁口水平线以下炉缸，铁水和碳砖直接接触，碳砖内表面一般没有渣皮，碳砖由内表面向外侵蚀严重。

当剩余碳砖300mm以上时，是可以保障高炉正常冶炼强度生产。

三、高炉炉缸破损机理目前我国高炉炉缸基本分三种情况：一是引进国外碳砖和技术, 使炉缸寿命基本满足生产的要求。

二是多年来在骨干钢铁企业中普遍使用大块焙烧碳砖和高铝砖结合的综合炉底。

因强化冶炼和炉容大型化, 此种炉缸寿命只有2～7年。

三是许多中小高炉采用自焙碳砖炉缸，一代炉龄可达6～10年, 基本满足生产的要求。

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。

高炉长寿技术的应用与研究摘要：本文就是结合高炉长寿研究方面的新技术并结合具体的高炉项目从而探讨了高炉的长寿技术设计，并且在结合实际时间经验的基础上探究了如何做好炉型设计、炉体冷却、耐火砖、喷涂料的选用等方面，进而论述了高炉长寿技术的验证结果，希望本文的这些研究可以为延长我国高炉的实际使用寿命提供一些有意义的参考。

关键词：高炉；长寿技术；炉型；耐火材料前言高炉的长寿技术是一项系统性很强的技术，其需要将高炉的设计、选材、建造、及维护技术等进行多方面的技术融合，才可达到延长高炉寿命的效果。

我们想完成这一目标，就要结合最新的技术、设备、完善生产管理方案，这样我们才可以达到我们所想要的高产、低耗、长寿的目的[1]。

这就要求我们在设计时，像炉型、耐火砖、喷涂料等都要精心挑选，系统的优化，这样高炉的寿命才能保证。

本文就总结出影响高炉寿命的几种主要因素，像高炉的设计、设备质量、耐火材料、燃料操作、维护等方面都是其影响因素，而且随着我们深入的探究其更多的影响因素正在被探究出来。

同时随着我国设计技术的提升，我们所使用的高炉寿命也有了很大的提升，但是与国际最高水平尚还有一定的差距。

所以本文就针对对这一问题进行了论述，以期为我国高炉后续的完善提供一定的参考。

一、影响高炉寿命的因素（一）炉型设计我国的高炉其炉型设计基本上都是参考同类产品而改进完善而来的。

同时随着其设计研究的深入，其炉型正向着矮胖型的方向发展。

但是这样的设计是优缺点同样突出的，总的来说就是我们可以通过加深死铁层深度，加大高炉的直径，从而有效提高高炉的生产效率；同时矮胖的炉身也使炉内腹的煤气上升更顺畅，减少热冲击，进而降低炉内机械的磨损，这样高炉也就增寿了[2]。

（二）炉衬耐火材料高炉内的下作情况一般情况下是最复杂的，所以我们想要保证其炉衬的使用寿命，就要根据其侵蚀状况，找出原因，这样才可以有针对性地用最合适的材料去修补或构建。

我们为了达到使炉衬的热面可以在强化冷却的情况下建立相对稳定的凝结渣铁保护层的目的，我们所选用的炉衬材料必须是超微孔炭砖。

安徽工业大学科技成果——基于无线工业网的高炉冷却壁高精度水温差及热负荷监测系统成果简介
高炉炼铁是钢铁生产中的重要环节，占据炼铁的主导地位。

本项目将物联网、电子信息技术的最新进展引入高炉炼铁领域，对于传统工业的现代化改造、节能环保、安全质量、发展绿色经济等方面具有至关重要的作用。

基于zigbee、无线HART等多种无线通信协议的工业无线网技术将为冶金行业节约大量昂贵的金属电缆，不仅降低了系统的直接成本，也降低了整个产业链中对于能源、金属材料的消耗。

本项目创新性地提出了采用无线传感网络技术的高精度高炉冷却壁循环水温差及热负荷检测系统的解决方案。

其中包括无线传感网络、基于Pt1000的高精度温度变送、热插轮询、高可靠性设计、液晶及报警显示等一系列创新技术。

成熟程度和所需建设条件
本项目成功应用于马钢三铁两座4000立方米高炉和马鞍山圣戈班管道股份有限公司，经济和社会效益明显。

技术指标
高精度检测仪器精度为0.01摄氏度，为目前国内最高。

市场分析和应用前景
本项目以马钢、宝钢、首钢等冶金行业龙头企业为切入点，面向全国冶金行业，力争树立立环保冶金、绿色冶金、智能冶金的概念。

项目组针对实际生产中的一些关键技术问题已作了较长时间的预研，具备了一定的产业化基础。

社会经济效益分析
项目实施以来，取得了良好的口碑与较好的经济、社会效益。

知识产权及成果获奖情况
已申报1项发明专利，同时拟再申报一项发明专利，多项实用新型。

合作方式合作开发、受托开发。

前言高炉的长寿技术在70年代以后得到了很大发展，如日本在70年代新建和改建的高炉寿命大都在10年以上，最长的是日本川崎千叶6号高炉（内容积4500m3)，于1977年6月投产，到1994年11月以连续运转了17年零4个月，创造了大型高炉长寿的世界记录，其寿命有望达到20年以上。

西欧和日本70年代后建的其它高炉寿命也都在10年以上。

八十年代以来我国在高炉长寿技术上也有了很大提高，现在也有一批高炉的寿命已有或将要达到8－10年的水平。

如宝钢1号高炉、梅山1、2号高炉寿命都已达到或超过8年。

“八五”期间我国高炉的设计寿命为8年，“九五”我国高炉寿命的目标为12－15年，因此，应用成熟可靠的高炉长寿技术是一项非常重要的任务。

高炉长寿技术是一项综合技术，它与冷却介质，冷却器，耐火材料，合理的设计，施工，高炉的操作与维护及稳定的原燃料条件等密切相关。

2、高炉长寿技术的应用高炉长寿技术在我国已得到了广泛的应用和发展，如目前我国新建和改建的高炉大都采用了软水冷却技术、第三代或第四代冷却壁、在关键部位采用优质耐火材料，如在炉缸炉底采用UCAR 的小块炭砖和陶瓷杯等，炉身下部、炉腰、炉腹采用碳化硅砖、在操作上以认识到了操作与长寿的关系。

2、1冷却设备与冷却系统冷却设备的长寿是高炉长寿的关键，大约在1884年，为延长高炉寿命开始对高炉炉壳采用水冷技术，从那时起直到原苏联人发明了冷却壁，为延长高炉寿命而采用的冷却方式主要是炉壳外部喷水和冷却板。

目前高炉所采用的冷却器主要有冷却板、冷却壁部分高炉在炉缸采用炉壳外部喷水冷却。

2、1、1冷却板在冷却壁应用之前，高炉风口区及其以上的炉体部位主要依靠冷却板（或冷却箱）冷却。

冷却板是呈棋盘式布置插入炉内的，相邻两块间的水平距离通常为冷却板宽的两倍，其层距虽着高度向上由300mm到600mm或更大。

冷却板的制造形式也有铸铁冷却板、钢制（焊接）冷却板、铜制冷却板、铜制冷却板有单室单通道、单室双通道和双室六通道。

高炉长寿的技术和措施
高炉长寿的技术和措施包括以下几项：
1.合理的设计和选型：选用高质量的耐火材料，设计合理的炉型和炉衬结构，以
提高高炉的稳定性和寿命。

2.严格控制操作条件：合理控制高炉的送风温度、压力、流量等参数，避免过度
操作导致炉衬受损。

同时，要定期检查炉衬的磨损情况，及时修复或更换。

3.强化炉衬维护：通过合理的炉衬维护，减缓炉衬的磨损和腐蚀，延长高炉的使
用寿命。

例如，可以采用喷涂、涂抹等方式，在炉衬表面形成保护层，提高炉衬的耐火性能。

4.定期检查和维修：对高炉进行定期的检查和维修，及时发现并修复潜在的问题，
防止问题扩大导致重大事故。

5.优化操作流程：通过优化高炉的操作流程，降低炉衬的磨损和腐蚀，提高高炉
的使用寿命。

例如，可以采用低氧燃烧技术、控制炉内温度波动等措施，减少炉衬的氧化和热震。

6.采用先进的技术和设备：采用先进的技术和设备，提高高炉的自动化和智能化
水平，降低人为操作失误和设备故障的风险。

例如，可以采用传感器、智能仪表等设备，实时监测高炉的运行状态，实现远程控制和自动调节。

7.加强培训和管理：加强对高炉操作人员的培训和管理，提高他们的专业技能和
素质，确保他们能够熟练掌握高炉的操作和维护技能。

同时，要建立健全的管理制度，规范高炉的操作和维护流程。

总之，高炉长寿的技术和措施需要从设计、选型、操作、维护、维修、技术和管理等多个方面入手，全面提升高炉的稳定性和寿命。

2019年第2期安徽冶金1•行业简讯•安徽省金属学会召开两项科技成果评价会秦玲玲张丽丽（安徽省金属学会）2019年4月，安徽省金属学会组织召开了两项科技成果评价会。

4月9日下午，来自安徽省金属学会、安徽大学、中国科技大学等单位的专家教授，对马钢表面技术公司研发的“苛刻服役环境关键冶金部件的长寿化高可靠复合涂层技术研究与应用”项目进行科技成果评价。

参加此次评价会的有安徽工业大学谢峰教授、合肥通用机械研究院有限公司金维亚教授级高工、安徽省金属学会苏世怀教授级高工、安徽工程大学孙宇峰教授、安徽工业大学何宜柱教授和中国科技大学金一教授，以及项目组等相关人员。

会上，评价专家组在听取项目组对技术背景、研发与创新、应用效果、经济及社会效益、国内外查新报告等情况的汇报后，审查了全部文件资料，从技术创新程度、技术经济指标的先进水平、推进科技进步的作用、已获经济效益等方面进行了全面评价。

经过讨论，评价专家组一致认为，项目组提供的资料符合成果评价要求，该项目研究成果具有创新性，总体技术达到国内领先水平，已成功应用于马钢冷轧总厂镀锌线、深圳华美板材有限公司、河北邯郸钢铁集团等单位的关键工位，建议加大应用推广。

“苛刻服役环境关键冶金部件的长寿化高可靠复合涂层技术研究与应用”项目，根据冶金设备零部件的实际应用工况，从涂层的结构和功能入手，研发了适用于镀锌线沉没辐或稳定辐的复合涂层及封孔材料；连铸结晶器铜板的Ni-Co-W三元合金涂层及超音速喷涂涂层；高耐磨、长寿命的冷轧工作辐表面硬化技术。

通过提升关键冶金部件的表面耐磨耐蚀性能，延长设备稳定运行寿命，提高产品品质。

4月21日下午，来自安徽省金属学会、冶金矿山企业协会、北京科技大学、322地质队等单位的专家教授，对马钢矿业公司研发的“姑山区域难采选铁矿资源绿色高效开发利用关键技术”项目进行科技成果评价。

此次评价会由安徽省金属学会理事长苏世怀主持，参加会议的有冶金矿山企业协会项宏海常务副会长、北京科技大学宋卫东教授、煤炭工业合肥设计研究院有限责任公司徐旭昭教授级高工、北京科技大学王化军教授、安徽工业大学陈宜华教授、2ANHUI METALLURGY 2019年第2期中钢集团马鞍山矿山研究院胡福祥教授级高工、332 地质队郭允山高工，以及项目组等相关人员。

高炉长寿技术评述王维兴(中国金属学会北京100711)2008年公布的《高炉炼铁工艺设计规范》中规定：高炉一代炉役的工作年限应达到15年以上。

在高炉一代炉役期间，单位高炉容积的产铁量应达到或大于1万t。

目前，我国绝大多数高炉没有达到上述目标，特别是一些中小高炉寿命普遍处于低水平阶段，个别小高炉出现寿命在5年以下的现象。

所以说，努力提高我国高炉寿命，是炼铁界的一个十分重要的任务，也是提高高炉生产效率和经济效益，实现炼铁系统节能减排的重要手段，应当引起钢铁企业各级领导的高度重视。

1.高炉长寿的重大意义高炉长寿是钢铁企业走可持续发展的一项重大举措。

钢铁联合企业生产各工序物流是一环扣一环。

高炉大修停产，会使企业生产链断开，造成炼铁前后工序均要减产，给企业造成重大经济损失，产品产量下降，设备作业率下降，经济效益大幅度下滑；同时，还要为大修高炉支付巨额资金，一座大型高炉的大修费用约在1亿元左右。

高炉大修前后，均要增加企业资源和能源的消耗，污染物排放也要增加，对生产环境造成较大的负面影响。

高炉长寿的重大意义，不仅在炼铁工序本身，而且也会给整个钢铁企业带来巨大效应，包括生产成本降低，能源消耗减少，污染物排放减少，实现钢铁联合企业的高效化生产、连续化和紧凑化生产得以延续进行。

延长高炉寿命不仅是可直接节约大修费用，而且还可以减少因大修而引起的停产损失和经济效益的提高。

2.高炉长寿的工作目标依据现已掌握的高炉设计、设备制造、高炉操作和维护等方面的先进炼铁科学技术发展现状，高炉寿命已经可以实现下列目标：·高炉一代炉龄（不进行中修）在20年以上；·高炉日常能处于高效化、自动化、连续化、长寿化，生产过程环境友好的稳定生产状态，一代高炉单位炉容产铁量在1.5万t/m3以上；·采取一切有效的技术措施（包括分段拆装，炉缸预砌等），最大限度地缩短高炉大修工期（大型高炉要在2个月以内），优化停炉和开炉操作技术，实现科学停炉和快速达产，减少因高炉大修对联合企业的不利影响。

安徽工业大学科技成果——智能化变风量恒风压高
炉防灌渣系统
成果简介
将传统意义上的对于每台高炉风机的防灌渣系统整合为一大的群控系统。

实现高炉企业的恒风压变风量控制系统，克服了单台高炉风机运行可靠性差、效率低的不足，提高了高风机系统运行的可靠性，降低了高炉灌渣的可能，尤其是变频器的使用，提高了系统运行的效率，节省了大量的能量。

成熟程度和所需建设条件
控制器设计技术成熟、可靠，处于小试阶段。

技术指标能够满足多台风机运用场合，使用于DCS控制、FCS 控制或网络控制。

结合变频器、网络控制、传感器技术、集成控制技术、现代控制理论，将高炉风机风压稳定性作为控制核心，大大提高高炉风机运行的可靠性。

市场分析和应用前景
目前国内冶金企业还是传统依赖于阀门控制的，耗能、自动化程度差。

如果采用此技术，则可以大大提升企业自动化水平。

社会经济效益分析
节能、自动化程度高，满足国家产能政策要求。

知识产权及成果获奖情况该成果获安徽省科技进步奖。

合作方式可以SKD、CKD形式转让，也可以合作生产，或提供技术支持，企业产业化。

高炉长寿技术概况高炉长寿是现代高炉所追求的目标，高炉长寿就意味着经济效益的提高。

近几年，我国高炉的设计水平得到了较大的提高，高炉的寿命也得到了较大的提高。

但与国外高炉寿命相比，我国只有少数高炉能够达到国，外高炉寿命的水平。

本文主要介绍现代长寿高炉设备的设计思想和最新发展趋势，希望能对我国钢铁企业的高炉大修或新建高炉项目有所帮助。

国外先进高炉长寿水平较高，一代炉役(无中修)寿命可达15年以上，部分高炉达20年以上。

日本川崎公司千叶6号高炉(4500m3)和水岛2号、4号高炉都取得了20年以上的长寿实绩。

日本矢作制铁公司的361m3高炉、岩手制铁公司的150m3高炉一代炉役寿命在上世纪90年代就达到了20年以上的水平。

最近，经过大修的部分高炉已将长寿目标定为30年。

相比而言，我国高炉设备的长寿水平则较低，一般一代炉役无中修寿命低于10年，仅少数高炉可实现10至15年的长寿目标，其长寿总体水平与国外先进水平相差较大。

影响高炉长寿的主要因素高炉能否长寿主要取决于三个因素的综合效果：一是高炉大修设计或新建时采用的长寿技术，如合理的炉型、优良的设备制造质量、高效的冷却系统、优质的耐材和良好的施工水平。

二是稳定的高炉操作工艺管理和优质的原燃料条件。

三是有效的炉体维护技术。

这三者缺一不可，但其中第一项是高炉能否实现长寿的基础和根本，是高炉长寿的“先天因素”。

如果这种“先天因素”不好，要想通过改善高炉操作和炉体维护技术等后天措施来获得长寿，将变得十分困难，而且还要以投入巨大的维护资金和损失产量为代价。

因此，提高高炉的设计和建设水平，是高炉实现长寿的根本。

现代长寿高炉的新思想国内外专家认为，现代高炉的长寿设计思想有6个方面：一是注重提高高炉整体寿命优化设计，大修精心施工，确保高炉各部位同步长寿。

二是强调高效冷却设备和优质耐材炉衬的有效匹配，从炉底至炉喉全部采用冷却器，无冷却盲区，并针对高炉不同部位的不同特点，选用不同材质的冷却系统和耐材。

大型高炉铜冷却壁长寿技术研究及应用发布时间：2022-01-04T06:27:47.111Z 来源：《新型城镇化》2021年23期作者：阿吾肯?白居马[导读] 高炉长寿是钢铁企业应用高炉的最高期待，高炉的使用年限延长可以有效减少经济成本的投入。

由于高炉长寿的影响作用，得到了国内外的高度重视，经研究发现，高炉长寿的根本原因在于规划设计、原材料质量、施工质量等多种因素。

随着我国社会的不断发展，我国高炉的规划设计越来越完善，具有一定的优势，可以有效延长高炉的使用年限。

新疆八一钢铁股份有限公司(总部)\炼铁厂\富氢碳循环工程项目组新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市头屯河区 830022摘要：高炉长寿是钢铁企业应用高炉的最高期待，高炉的使用年限延长可以有效减少经济成本的投入。

由于高炉长寿的影响作用，得到了国内外的高度重视，经研究发现，高炉长寿的根本原因在于规划设计、原材料质量、施工质量等多种因素。

随着我国社会的不断发展，我国高炉的规划设计越来越完善，具有一定的优势，可以有效延长高炉的使用年限。

然而，与外国高炉的使用年限相比，我国的仍处于落后阶段。

本篇主要是对大型高炉铜冷却壁的使用年限延长的方法进行研究分析和应用。

关键词：高炉；铜冷却壁；长寿技术一、高炉冷却系统就目前而言，高炉的使用年限不应低于20年，高炉运行产铁的数额要在15000t/m以上，为达到以上要求，高炉冷却系统要符合以下几点要求。

1.1 炉壳均匀冷却高炉炉壳进行冷却时要确保炉壳冷却具有均匀性，防止高炉炉壳因冷却不均匀而导致炉壳结构发生破坏，对高炉炉壳进行均匀冷却可以明显提高炉壳的稳固性。

1.2强化冷却炉衬为延长高炉的使用年限，可以强化冷却炉衬，使其在冷却过程中形成保护膜。

1.3 控制合理操作炉型加强对合理操作炉形的把控，以使炉形成为“标准炉形”，摒弃传统高炉炉衬在长时间应用下而造成的炉形异常，确保煤气气流与炉料质量的相称性，以此确保高炉的工作状态和工作效率。