高炉炉缸安全的几个问题探讨资料

试论高炉炉缸烧穿原因及对策摘要近十几年来，高炉炉缸烧穿事故较多，从高冶炼强度的小高炉到较低冶炼强度的大高炉，都有炉缸烧穿的事例。

即使没有炉缸烧穿，也普遍存在炉缸温度过高、炉缸寿命偏低的现象。

本文针对这些炉缸事故和现象，分析了原因，提出了防止炉缸烧穿和寿命偏低的一些对策。

关键词高炉炉缸烧穿寿命上世纪60~70年代，随着高炉冶炼的强化，高炉炉缸烧穿成为高炉寿命的制约因素。

随着炭砖质量的改善，上世纪80~90年代高炉炉缸烧穿的事故减少，但是炉腹至炉身下部的寿命不长，靠增加中修、小修与炉缸炉底的寿命匹配。

进入2000年以后，高炉炉缸烧穿的事故又开始多起来，有的高炉开炉几个月就造成炉缸烧穿，有的开炉3年左右就造成炉缸烧穿。

针对这些烧穿的高炉，业界有所顾虑，客观评价较少，也不便发表文章论述。

即使有事故分析，也由于各种原因，或者人云亦云，而没有真实反映客观事实。

本文综合几个事故示例和一些事故的现象，讨论某些高炉炉缸事故产生的原因和解决对策。

1、炉缸烧穿的主要原因针对强化冶炼的高炉，炉缸烧穿的原因归纳起来有以下几点；1.1炭砖质量因素国内外知名炭砖（包括微孔与超微孔）有几个致命缺点；1）抗铁水溶蚀差，抗铁水溶蚀指数在15%~30%，远小于8%的理想指标。

2）抗水蒸气氧化能力差，炭砖氧化后表面形成蜂窝状，严重降低了其导热性能，使得炭砖得不到冷却，加速了铁水对炭砖的溶蚀。

很多老鼠洞式的局部烧穿与冷却设备局部漏水有直接的关系。

最典型一个实例，一座3200m3高炉开炉32个月后，在一个铁口下方发生老鼠洞式的局部烧穿事故，就是因为引进德国的铁口局部铜冷却壁出水管与铜冷却壁本体焊接处开裂漏水造成的，下列图表可以清晰地看到其烧穿前后的演变过程。

从上表的温度上升比较来看，从2008年的4月到8月，4#铁口处的温升都超过100℃，而其他铁口的温度上升均明显低于该值，说明4#铁口区域的侵蚀相对较为严重，2#与3#铁口侵蚀很轻微，1#铁口最底部侵蚀也较严重。

高炉炉缸烧穿原因及预防一、高炉炉缸烧穿原因分析1.炉缸建筑质量差。

冶金企业在选用设备时，常常会忽略设备建筑质量的问题，以至于温度升高时，炉缸的内壁就会出现剥落和龟裂导致烧穿。

2.铁口浇注质量差。

温升过程中，如果铁水在铁口处没有均匀流动，沿着炉缸壁流下，形成针状液滴，便会限制铁口进口的断面积，导致高炉烧穿。

3.炉缸冷却措施不当。

冶金厂在生产时常常会为了省事，而选择一些非专业设备，比如冷却水泵或者用于炉况调节的风机。

这些设备容易引起热负荷过大，导致炉缸变形、龟裂和开裂现象。

4.高炉内铁水渗漏。

当高炉内铁水泄漏，通过炉缸墙穿透后，则破坏了炉缸内的冷却设备，导致高炉严重气体外漏或燃烧失控。

5.外径突然增大。

高炉运行过程中，如果出现高炉外径突然增大的状况，便是烧穿的前兆，高炉值班人员应当郑重其事、密切关注，并及时采取措施。

二、高炉炉缸烧穿预防方法1.加强炉缸建筑监管。

企业在选择设备时应始终保持严格的态度，对于建筑质量差的设备应进行退货或者重新加工，保证设备质量符合强度标准。

2.铁口浇注时采用适量的浇筑剂。

鲜铁浇注时应根据情况适量降低收口的速度，保持铁水流动状态，避免出现周期性振荡，产生较大的压力差。

对于熔铁浇注不均匀的情况，应挖出铁口重新铸造。

3.加强炉缸冷却。

提高冷却水压力，加强冷却水的流动方式，可以有效提高炉缸的冷却效果。

并制定保护壁内按规定定期清理积灰。

4.加强高炉内部检修。

高炉内部应建立检修机构，定期进行设备检修，检测高炉炉缸内是否存在裂缝，如发现裂缝，则及时采取措施防止扩大。

5.实施高炉内铁水安全管理。

除了定期对铁水状态进行监控外，还应对铁口浇注装置进行加强，以遵守温度检测、旋流补极等安全措施。

本文对于高炉炉缸烧穿的原因进行了归纳，也探讨了高炉烧穿的预防方法。

针对高炉烧穿，企业应加强日常监管工作，建立特别检修机构，做好高炉内部检修及铁水安全管理，强化日常维护，以实现高炉烧穿事故的预防。

【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。

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。

对于高炉炉缸安全标准的探讨焦刚(日照钢铁有限公司技术中心)摘要自高炉喷涂技术被成功应用之后，高炉炉缸安全与否就成为决定高炉寿命长短的最主要因素，但对于检验炉缸安全程度的标准基本上都是延续上个世纪约60年代的数据，随着高炉炉底、炉缸材料的大幅度创新、进步，特别是近几年优质陶瓷杯、优质碳砖的大量使用，原定的炉缸安全标准是否应该做出相应的调整，这里作者就此进行简要分析。

关键词高炉标准l前言当喷涂造衬等技术被成功应用之后，高炉的炉缸安全标准一般是判断高炉寿命的主要依据。

但是在近几年内，国内相继出现了多起炉缸温度偏高的案例，引起很多厂家的重视和研究，特别是对个别高炉进行大修之后，再仔细分析来看，所谓的炉缸温度偏高和高炉的选材有一定的关系，原来在普通粘土砖、高密度粘土砖以及普通高铝砖时代所定的一系列判断标准，有必要作出相应的修改。

特别是现在高炉采用优质碳砖和高密度的刚玉陶瓷杯后，所定的旧版标准对于新型的耐火材料有很大的不适应。

2为什么原定安全标准不适应新型修建高炉在过去几十年内，经过科研单位研究以及高炉工作者多年的现场经验，一般确定高炉的炉缸安全衡量标准为：高炉炉缸2—3段冷却器的热流强度在7000 Kcal／(m2.h)之内是相对安全的，与之相对应的水温差一般在1．5℃以内，当热流强度≧8000 Kcal／(m2.h)时，高炉就存在烧穿的危险，需要作出控制冶强或者护炉等防护措施。

当热流强度≧12000Kcal／(m2.h)，高炉安全状态已经比较危险，一般必须采取堵风口、减风、加含钛料，生铁钛含量在0．15％以上控制等措施来强行护炉。

当热流强度≧15000Kcal／(m2.h)，一般要求高炉休风凉炉，以严防重大事故发生。

在对热流强度、水温差等有了参考后，随着热电偶的大量埋设，一般观测炉底中心温度在400℃以内，侧壁的温度在600℃以内相对是安全的。

以上水温差、热流强度、以及埋设的热电偶标准对于先前的高炉炉缸工作状态起到了很好的监测效果，预防了重大安全事故的发生，对于高炉安全起到了至关重要的作用。

高炉炉缸烧穿原因及预防一、国内外高炉炉缸烧穿原因各有不同，可以归纳为几个原因：1、炉缸冷却强度不够，与炭砖的导热能力和冶炼强度水平不匹配。

炉缸采用的炭砖导热系数与微孔结构要同时兼顾，冷却壁导热能力和冷却水量都要进一步提高，炭捣层的热导率应与炭砖相近，避免其成为热阻层。

新建高炉的炉底结构,应采用微孔结构,抗铁水熔蚀性能好的炭砖,并做到从炭砖热面（与铁水接触面)至炉体水冷管,传热能力逐渐升高,不形成热阻层,使热量顺利传出去。

2、缺乏监测炉缸手段。

在新建高炉时为减少投资，炉缸温度监测点少，对冷却壁水温差、水流量、热流强度等参数检测手段少，不能及时发现炉缸的异常，导致烧穿事故突然发生。

3、炉缸耐材质量影响。

炭砖产品质量没达到要求，炭砖加入人工石墨过多，抗铁水熔蚀性能差。

造成这种现象的原因是追求炭砖的高导热系数，但因为炉缸侧壁内存在高热阻的气隙，阻碍炭砖热量传递至冷却水中，反而使得炭砖表面温度升高，在铁水流冲刷和侵蚀下，造成事故。

4、冷却壁制造安装存在缺陷。

冷却壁若在安装、生产过程中开焊漏水，会造成炭砖加速氧化破损，易引发重大事故。

碳砖与冷却壁之间的炭素捣料应选择与碳砖的热导率相当的捣料，同时选择有足够冷却能力的冷却结构。

5、生产操作存在问题。

入炉钾、钠、铅、锌等有害元素对炉缸耐火材料的破坏。

高炉风口小套、冷却器漏水至炉缸，引起炭砖氧化、粉化。

有些钢铁厂为了抢占市场，不计后果的追求高炉冶炼强度，这对包括长寿系统在内的整个高炉及其附属系统都带来了极大负荷，对炉缸损害较大。

对于炉衬侵蚀严重的高炉，未进行钛矿护炉。

炉缸压浆不当，泥浆将砖衬压碎进入炉内，与铁水接触引发炉缸放炮，导致炉缸烧穿事故。

铁水深度不够，铁水从铁口通道进入砖缝，加速炭砖侵蚀。

高炉炉缸发生事故前会有先兆，应尽早发现炉缸危险的蛛丝马迹。

如果缺少监测手段、或者检测失灵，高炉炉缸烧穿事故突发。

对于监测系统完善的高炉，利用热电偶温度、热流强度信息可判断不同部位的侵蚀情况和残余砖衬厚度，预防炉缸烧穿。

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