高炉长寿的技术和措施

【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。

浅析高炉长寿技术【关键词】高炉；长寿；控制0 前言高炉长寿技术一直是炼铁工作者努力专研的课题。

一代炉龄的长短，一代炉龄内高炉的生铁产量，以及一代炉龄内高炉是否进行中修，这些直接影响生铁的成本和钢铁企业的经济效益。

特别是现在钢铁企业利润及其有限，甚至出现亏损，各钢铁企业都在寻求降本增效的措施的情况下，高炉长寿技术就尤为重要了。

日本一高炉寿命已达20多年，我们高炉的寿命照此有很大差距。

高炉长寿技术是找出影响高炉寿命因素并严格控制好每一环节。

1 高炉的设计及施工高炉的内型结构、炉体内衬结构、炉体冷却结构的设计是否合理是高炉长寿的关键。

高质量的施工是高炉长寿的保障。

1.1 高炉的内型结构合理的内型结构必须适应煤气和炉料的体积变化和运动规律，并能促使冶炼指标得到改善。

按照公式计算的内型必须与同类型高炉的生产效果进行比较，并调整各部位尺寸。

高炉内型要着重考虑风口数目、炉缸直径、鼓风机能力三者之间的关系。

风口数目按经验公式计算获得，风口数目有增多的趋势，有利于提高炉缸圆周工作的均匀化和强化冶炼。

但风口数目过多，炉缸直径大，而鼓风机能力不足时会导致燃烧带过小，吹不透中心。

从而影响高炉顺行，达不到强化的目的。

国内就有由于风口数目过多的高炉，投产后达不到预期的冶炼强度，不得不长期堵上两个风口进行操作。

1.2 高炉的炉体内衬结构高炉内不同部位内衬承受的破坏因素都是多个，炉身上部以机械冲刷为主，也有少量的碱金属和沉积碳的侵蚀，材质选择上应首选致密度大的砖，粘土砖和高铝砖均可。

炉身中下部及炉腰受热震、初渣侵蚀作用，同时也受机械冲刷和碱金属和沉积碳的侵蚀，采用碳化硅砖是不错的选择。

炉腹处受机械冲刷和外力作用，主要靠渣皮维持工作，这个部位可以采用刚玉莫来石砖或铝碳砖。

炉缸和炉底是高炉内工作条件最恶劣的部位，承受上述所提到的所用破坏作用，此处砖衬的侵蚀程度决定着高炉寿命的长短，最好采用陶瓷杯技术。

当冷却设备比较好时，可适当降低砖衬级别。

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。

第37卷　第2期2002年2月钢 铁I RO N AN D ST EELV ol.37,N o.2Februar y2002武钢1号高炉炉底与炉缸长寿新技术许美兰　赵忠仁(武汉钢铁集团公司)摘　要　武钢1号高炉改造性大修,炉底与炉缸采用长寿新技术:增大炉缸容积,加深死铁层;选用半石墨炭砖和德国的高密质炭砖;炉底冷却采用软水密闭循环,以及设置完善的检测设施。

总结运用钒钛矿护炉经验,以减缓或消除炉底与炉缸“环缝”、“熔洞”、“蒜头状”侵蚀,达到炉底、炉缸高效长寿的目的。

关键词　高炉　炉底　炉缸　长寿新技术NEW LONG LIFE TECHNIQUE FOR BOTTOM A ND HEARTHON NO.1BLAST FURNACE AT WISGC OXU Meilan　ZHAO Zhong ren(W uhan Iron and Steel Group Co.)ABSTRACT　For majo r repair of reco nstructio n nature o f No.1BF at W ISGCO,the long life technique has been applied to the relining o f the furnace bo ttom and hear th,w hich in-v olves enla rg ement of hea rth vo lume,deepening the mo lten metal layer,using semi g raphite carbon bricks a nd highly com pacted German carbon bricks,ado ption of soft wa ter circulatio n fo r bo ttom coo ling and inspection system.The ex periences o f smelting V-Ti o re are used to eliminate the`ring co rrosio n’,`hole making’and`g arlic shape’corro sion in the bo tto m and hear th to reach lo ng life.KEY W ORDS　blast furnace,bo ttom,hearth,new technique fo r lo ng life1　前言武钢1号高炉于1958年9月13日建炉投产,截止1999年5月13日停炉大修,高炉服役40年,历经二代炉龄,高炉先后采用综合炉底和全炭砖水冷薄炉底技术,均获得20年长寿效果[1,2],见表1。

保证炉缸安全为重点的高炉长寿技术现状：据不完全的统计，去年我国就有10余座高炉发生炉缸烧穿事故，事故的不可预见性及危害的严重性给企业带来巨大的经济损失，同时严重威胁员工的人身安全。

相关技术介绍：★设计为基础，这是高炉长寿的前提（1）注意设计合适的死铁层深度。

减少铁水的纵向环流和圆周方向环流，尽量避免在铁口两侧下方300-500mm区域交汇，形成涡流；又要考虑铁水静压力对碳砖的影响。

（2）冷却系统优化设计。

冷却能力大小以及能否充分发挥作用，是决定炉缸寿命的关键因素。

工作状态良好的冷却系统能够使炉缸砌筑的耐火材料不产生过热，延长工作寿命；一些专家认为，冷却水量不足常常是炉缸烧穿的重要原因，因此，冷却系统设计时，要留有炉役后期强化冷却所需要的水量。

★严把耐材质量和施工质量关（1）重视碳砖质量：重视导热率、透气性、抗氧化率、抗碱性、抗渣铁溶蚀性等；从发生烧穿事故的高炉碳砖检测来看，普遍存在微气孔指标差、抗渣铁溶蚀性差等问题。

（2）炉缸碳砖的砌筑要严格按照规范执行，要严格控制外形尺寸、充分焙烧，避免因为侵蚀而常常形成气隙热阻，阻碍了炉缸热量的导出，甚至为铁水渗透提供了通道；（3）格外重视炭素捣打料的低温性能，尤其注意：捣打料工作温度一般较低，用高温下的导热性来评价是不科学的。

★完善监测手段，尤其在高炉薄弱部位加强监测工作良好的监测系统可以及时预警炉缸工作状态，从而采取有效措施，降低炉缸烧穿风险。

多座高炉炉缸烧穿是在没有征兆的前提下发生的。

目前要特别强调解决的主要问题：一是监测点过少，二是监测设备失灵。

★严格控制原燃料中的碱金属及锌负荷★精心操作，科学护炉（1）经常关注碳砖温度升高（2）存在气隙部位及时休风压浆处理。