高炉长寿技术

【技术文摘】高炉长寿技术剖析1 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。

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。

一种安全长寿高炉炉底炉缸结构技术炉底炉缸是高炉的重要组成部分，承担了炉渣和铁液的收集和排放功能。

因此，炉底炉缸的结构对高炉的运行效率和安全性具有重要影响。

为了确保高炉的安全运行和提高高炉的使用寿命，炉底炉缸结构技术需要不断改进和创新。

首先，炉底炉缸的材料选用至关重要。

传统的炉底炉缸材料通常选用耐火材料，如刚玉砖、镁碳砖等，但由于高炉操作工况的复杂性，这些材料容易受到高温、高压和腐蚀的影响，导致炉底炉缸损坏和寿命减少。

因此，可以考虑采用新型材料，如耐火浇注料、复合材料等，以提高炉底炉缸的耐热、耐压和耐蚀性能，延长炉底炉缸的使用寿命。

其次，对炉底炉缸的结构进行优化。

传统的炉底炉缸结构设计较为简单，容易出现堵塞和堵铁等问题。

而通过结构优化，如增加清渣口和铁口的数量、合理设置炉缸的倾角和尺寸、采用特殊形状的炉缸结构等，可以提高炉底炉缸的通风和流动性能，减少渣铁堵塞的风险，增加高炉的连续运行时间，提高高炉的产能和稳定性。

第三，炉底炉缸的热工设计也是关键。

炉底炉缸的热工环境非常恶劣，需要承受高温和冷却剂的冲击，容易发生渣结和爆裂等问题。

因此，在炉底炉缸的热工设计中，要考虑热应力和热膨胀的影响，合理选择材料和厚度，进行热工计算和模拟，以保证炉底炉缸的稳定性和安全性。

最后，对炉底炉缸进行定期的维护和管理也至关重要。

炉底炉缸是高炉的易损部件，需要定期检查和维护，及时修补或更换受损的部分，以延长炉底炉缸的使用寿命，并保证高炉的正常运行。

综上所述，安全长寿高炉炉底炉缸结构技术需要从材料选用、结构优化、热工设计和维护管理等方面进行改进和创新。

通过采用耐火浇注料、复合材料等新型材料、优化结构设计、考虑热应力和热膨胀等因素、进行定期维护和管理，可以提高炉底炉缸的耐热、耐压和耐蚀性能，延长使用寿命，确保高炉的安全运行和提高使用寿命。

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。

高炉长寿的影响因素及措施1. 影响炉身寿命的主要因素1) 耐火材料砖衬优良耐火材料是长寿的基础。

除了具有高的抗炉料的机械磨损外，抗碱金属、锌和炉渣的侵蚀以及抗炉内附着物脱落的热震是炉身竞争耐材必须具备的基本品质。

2) 生产操作控制高炉生产的稳定顺行对高炉长寿至关重要。

首先必须强调顺行，平稳的炉料下降，稳定的气流分布，最大限度地减少高炉的休减风。

热负荷适度应以不发生周期性炉墙附着物生成脱落为限度。

3) 炉料结构及条件一般认为不同的炉料结构煤气流分布特征不同，高球团生产的边缘气流难以抑制，长期高热负荷运行对砖衬不利；炉料的冶金性质也是高炉长寿的一个重要组成部分；炉料给高炉带入有害元素，碱金属使砖衬渣化而蚀损；金属锌在炉内蒸发后再与CO 作用，被氧化而脆化砖衬。

2. 影响炉缸寿命的主要因素1) 应力的作用由于高炉间隔出铁及铁口间的交替工作，同一位置铁水的流量随时间变化，这就使炉缸砖衬中产生巨大的热应力，在热应力的作用下，产生与热流方向垂直的环状裂纹。

这种裂纹阻滞了热量的传递，导致砖层内侧的温度上升，变质劣化而最终剥离母体，这是炉寿命的最大威胁。

2) 操作参数高炉风口的鼓风状况。

当煤气流一次分布不能充分深入炉心时，煤气流会过多地偏炉墙侧上升，这使中心死料柱中焦炭不能得到及时置换，炉缸中心焦炭透液性恶化，产生环流。

环流的增强给炉缸侧壁砖衬负担加重。

3) 焦炭的作用焦炭的骨架作用在炉缸内尤为重要，这取决于焦炭的反应后强度(CSR)，当焦炭下降至风口水平，CSR高使炉缸具有很好的透液性。

尤其是高炉增大喷煤后，风口前消耗的焦炭减少，焦炭在风口平面停留的时间增长，必须增强焦炭的强度。

3. 生产操作基本对策思路1) 炉体冷却强化在炉龄的中后期加大冷却水量以稳定冷却器前端的附着物，实现稳定操作炉型。

2) 以保护炉缸侧壁为主的炉缸监控加强炉缸侧壁的监控，通过灌浆消除铁口区域可能存在的煤气通道，改善铁口煤气火状况。

3) 上下部的总体考虑对高炉炉身、炉缸两部分的破损进程应有手段加以控制。

摘要对攀钢新建的新3号2000m3高炉采用的高效长寿装备技术进行了总结。

攀钢新3号高炉采用了双出铁场、3个铁口、全冷却壁炉体结构、并罐无料钟炉顶、皮带上料、4座外燃式热风炉、先进的DCS控制系统、2台A V80—15电动轴流鼓风机等工艺装备，装备技术水平达到了当前国内先进水平。

关键词高炉装备技术高效长寿1概况攀钢3号高炉易地大修(以下称新3号高炉)设计有效容积2000m3，利用系数2．2，年产炼钢铁水158万t。

该高炉采用双出铁场，3个铁口，2个渣口，炉体为全冷却壁薄壁炉墙结构，并罐式无料钟炉顶l皮带上料，4座外燃式热风炉，采用先进的DCS控制系统，配套干式煤气净化系统及其TRT余压发电，2台A V80—15静叶可调电动轴流鼓风机。

新3号高炉在采用攀钢钒钛磁铁矿冶炼成熟技术的基础上，采用了一系列新工艺、新技术、新设备、新材料，技术装备和自动控制水平达到了国内当前同级别高炉先进水平。

2 2000m3以上高炉冶炼钒钛磁铁矿可行性探讨至2000年，攀钢冶炼高钛型钒钛磁铁矿工艺与技术已经成熟与完善，相关技术经济指标已达到世界领先水平，但当时的高炉有效容积为1200m3或1 350m3，炉容扩大到2000m3还没有实践经验，还必须探索研究。

攀钢建2000 m3高炉首先必须解决大高炉冶炼钒钛磁铁矿工艺技术问题。

2．1 炉缸直径、风口回旋区长度攀钢高炉的炉型与冶炼普通矿同等炉容高炉的炉型比较表明，两者之间没有明显的区别。

攀钢新建2000m3高炉的炉缸直径也应与冶炼普通矿高炉相似，因此，设计选择炉缸直径10．0 m。

攀钢一期高炉的风口回旋区长度与冶炼普通矿同等容积高炉的风口回旋区长度比较要长，炉缸环带活跃区的面积所占炉缸总面积的比例要高20％左右。

风口回旋区长度差别较大的原因是由于攀钢高炉的入炉原料含铁低，渣量大，焦比高，风量大。

设计参照选定的炉缸直径适当地选择了风口长度、风口数量和风量。

2．2鼓风速度攀钢一期高炉的鼓风速度与冶炼普通矿同等容积高炉的鼓风速度比较略高10％。

单铁口高炉出铁沟长寿技术-世界金属导报1911期单铁口高炉出铁沟长寿技术一、前言现代大型高炉出铁沟一般都是采用低水泥结合AL2O3—SiC—c质浇注料。

该材料使用安全、寿命长、消耗少、施工维修方便是高炉稳产、顺产的重要保证。

由于消耗少，维修少，使用稳定，因此，现代大高炉炉前出铁场环境整洁。

一般大高炉都有2个以上的出铁沟，当其中一条铁沟必须重新造衬或必须修补时，只要堵住该条铁沟的出铁口后，就可以对该条铁沟进行浇注、养护硬化、烘烤干燥等。

与此同时，其他出铁口出铁正常，不影响高炉的正常生产。

但容积为1000m’以下的中小型高炉一般设计为单个出铁口，因此不可能保证一般浇注料施工所需要的养护、烘烤时间。

所以，目前的单出铁口的中、小型高炉铁沟一般还是采用沥青或树脂结合A1203，—SiC—C质免烘烤捣打料捣打铁沟内衬。

由于采用树脂或焦油结合，捣打料捣打施工后不必烘烤或短时间烘烤即可立即直接过铁水，可以满足较小高炉的使用工艺要求。

但因为捣打的沟衬耐火材料一般只是沟底表面一层相对密实，而表层以下及沟帮部位都很疏松不耐冲刷，因此捣打料存在使用寿命太短的问题，一般只有1—7天，最短的甚至1班一修。

因此，铁沟修补频繁，炉前工人劳动强度太大，且高热的环境又造成很多小女全囚素，还有树脂的烟尘有毒有害问题!因此，如何有效地解决单铁口高炉出铁沟寿命的问题备受关注。

北京联合荣大公司为此曾开发能够快硬快烘的树脂结合A12O3，—SiC—C质浇注料(专利：铁沟面烘烤浇注料及单铁口高炉出铁沟浇注料造衬工艺，专利号2006100869258)，替代捣打料来解决单铁口高炉出铁沟使用寿命短的问题，并在一些高炉进行了应用。

该技术虽然解决了施工体的密实性问题，但这种浇注料由于主要是树脂结合，树脂用量相对较大，树脂自身的烧后松散造成烧后浇注体结构疏松，铁沟的抗侵蚀抗冲刷能力似乎还有欠缺，使用寿命远不如大高炉所用的低水泥结合A1203，-SiC-C质浇注料。