天钢3200m3高炉综合长寿技术的特点
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【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。
安徽工业大学科技成果——高炉长寿综合技术研究与应用成果简介随着现代高炉向炉容大型化、生产高效化方向的不断发展,高炉长寿的重要性日益显现,高炉能否长寿对于钢铁企业的正常生产秩序和企业总体经济效益影响巨大。
各国炼铁工作者为了尽量延长高炉寿命,从设计、施工、操作和维护等方面开发了许多新技术和新工艺,取得了显著的效果,高炉寿命不断提高。
安徽工业大学炼铁工艺研究所开发的高炉长寿综合技术特点是:(1)利用高炉烘炉过程来实现既烘炉又消除冷却壁铸造内应力的技术思路。
(2)抑制高炉冷却壁内水管结垢。
(3)利用数值模拟计算法计算高炉炉缸炉底1150℃等温线分布,对高炉炉缸炉底的工作状况进行在线监测;对炉缸炉底耐火材料侵蚀状况和侵蚀速度进行诊断,对异常侵蚀进行报警。
(4)开发炉顶综合煤气连续分析系统,及时分析煤气中CO、CO2、H2含量,掌握冷却器漏水与煤气中H2含量变化关系,实现在线快速判定冷却器漏水。
只有早发现漏水,早控制漏水,才能避免对采取漏水冷却器100%断水闷死的处理方式。
(5)开发圆柱型小冷却器对中晚期高炉破损壁补充冷却的技术,开发新型冷却壁和改善冷却壁铸造质量。
成熟程度和所需建设条件(1)利用高炉烘炉过程来实现既烘炉又消除冷却壁铸造内应力。
课题组研究开发的“利用高炉烘炉消除冷却壁铸造内应力的新工艺”在马钢350m3和2500m3高炉上已有过极其成功的工业应用。
(2)炉缸炉底耐火材料侵蚀在线监视模型。
炉缸炉底耐火材料侵蚀在线监视模型不仅能定量描绘出炉缸炉底耐火材料侵蚀状况,而且能够定量描绘出炉缸堆积与结厚情况。
该模型在马钢1#2500高炉、新余2#2500高炉、南钢2#2500高炉、济钢2#1750高炉等6座高炉成功应用。
(3)应用炉顶综合煤气分析仪在线分析煤气中H2含量,快速预报高炉冷却器破损漏水。
该炉顶综合煤气成分在线分析系统已在马钢4座高炉成功应用。
(4)采用圆柱型小冷却器对中晚期高炉破损壁补充冷却。
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。
高炉长寿:多项技术并用摘要:近20年来,我国高炉炼铁技术迅猛发展。
高炉大型化、现代化、高效化、长寿化进程加快,并已取得了令人瞩目的技术成就。
高炉长寿是现代大型高炉的重要技术特征,在我国大型高炉炼铁技术进步中,其作用尤为突出。
本文主要通过分析影响高炉长寿的因素从高炉长寿设计思想、冷却系统、耐火材料三方面入手介绍了高炉长寿的技术。
关键词:高炉;长寿技术;设计;冷却系统;耐火材料1前言新建一座大型高炉或对一座大型高炉进行改造性大修,耗资巨大,多达上亿元。
因而高炉使用寿命直接关系到钢铁工业的经济效益,高炉长寿也就顺理成章成为现代化高炉追求的目标。
随着世界各国钢铁工业技术的进步,尤其像日本这样工业发达的国家,高炉长寿技术已经取得了显著成果;有资料显示日本川崎千叶钢厂的6号高炉,一代炉龄(无中修)为20年零9个月,创造了世界高炉长寿记录。
国外大型高炉寿命在不中修的情况下可以达到11~12年之间;我国高炉寿命要低于国外高炉一般水平,一般一代炉役无中修寿命低于10年,仅有少数高炉可以实现10~15年的长寿目标。
影响高炉长寿的因素分为高炉建设和投产后的维护两个方面。
在高炉建设时采用的长寿技术,如合理的炉型、优良的设备制造质量、高效的冷却系统、优质的耐火材料是高炉能否实现长寿的基础和根本;在高炉建设投产后,高炉则是依赖高炉冶炼技术的进步和风口、内衬维修技术的发展来延长使用寿命。
因而,合理的高炉设计、高效的冷却系统、优质的耐火材料是实现高炉长寿的根本因素。
选用适宜的高炉风口设备、优质耐火材料对炉役中后期高炉损毁严重的部位进行维修是高炉长寿的次要因素。
2我国大型高炉长寿现状据不完全统计,我国高炉容积大于1000 m3的大型高炉有50余座,2000m3(3上标)以上的大型高炉有25座,这些大型高炉的生产能力约占全国炼铁生产能力的50%以上。
20世纪90年代,一批新建或大修技术改造的高炉采用了铁素体球墨铸铁冷却壁、铜冷却板、软水密闭循环冷却、陶瓷杯等现代高炉长寿技术,寿命已达到8~10年以上。
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。
高炉长寿要素简析杜春松【期刊名称】《《鞍钢技术》》【年(卷),期】2019(000)006【总页数】7页(P10-15,34)【关键词】高炉; 长寿; 工程管控; 生产操作; 维护【作者】杜春松【作者单位】鞍钢集团工程技术有限公司辽宁鞍山 114021【正文语种】中文【中图分类】TF54中国钢铁经过过去20年的大发展,年产能已经越过10亿t大关,在不断追求经济效益的过程中,长寿高炉是众家追求的重点,也是现代高炉所要达到的目标。
但2000年以后,高炉炉缸烧穿事故又开始多起来,有的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[1],这样的情况可能在将来一段时间还会不时地出现。
全国仅宝钢、武钢、首钢等先进企业的高炉一代炉役寿命实现了10~15年以上的长寿目标[2]。
目前高炉平均寿命还难于突破7年。
为了提供一些具有参考价值的高炉长寿管控思想,本文简单叙述了影响高炉长寿的环节和因素,提出在工程建设时做到加强设计、采购、施工的管理与控制,后期生产操作上采用长寿操作制度,生产维护上做到早发现、早维护,减少不利于长寿的因素,以实现高炉一代炉龄达到15年以上长寿命的目标。
1 工程管控工程管控是高炉长寿的前提及基础,建设单位选择的设计方、供货方、施工方在工程建设过程中所采用的方案及实施的效果直接决定了高炉是否具有长寿的“基因”。
设计采用的方案是否在特定的动力学、热力学冶炼条件下对气固液三相的破坏具有较强的抵抗性作用、是否具有更强更广泛的高炉操作适应性、是否具备更加准确而及时的事故报警特征决定了高炉“基因”的优劣;采购供货的设备材料是否达到了设计参数及指标是决定高炉的“骨架”是否是按照设计的长寿“基因”进行“孕育”的关键;而施工则是工程的组建过程,在这个过程中是否将优良的实体按照正确的方式放在正确的位置也十分重要。
1.1 设计选择在设计上要实现一代炉龄15年以上的长寿高炉,国内外专家认为高炉长寿设计思想主要体现以下几个方面。
高炉炼铁长寿问题分析发表时间:2019-01-11T09:33:11.953Z 来源:《防护工程》2018年第30期作者:陶善胜[导读] 随着世界各国钢铁工业技术的进步,高炉长寿技术已经取得了显著成果,工业发达的国家的高炉寿命普遍能达到10~15年陶善胜中天钢铁集团有限公司江苏常州 213011摘要:随着世界各国钢铁工业技术的进步,高炉长寿技术已经取得了显著成果,工业发达的国家的高炉寿命普遍能达到10~15年,有的甚至可以达到20年。
相比较而言,我国高炉的长寿水平与国外先进水平还有一定的差距。
以唐钢炼铁厂为例,自建设大高炉以来,没有一座高炉的寿命超过10年。
从降低生产成本以及推动炼铁技术进步两方面来讲,如何采取有效手段,延长高炉使用寿命还需要我国炼铁工作者不断去探索和研究。
关键词:高炉;长寿;强化冶炼1 影响高炉长寿的主要因素高炉的长寿不仅仅是高炉本体长寿,还包括生产主体和辅助系统的整体长寿,任何一个环节出现严重破损,都会影响高炉寿命。
高炉能否长寿主要取决于以下因素的综合效果:高炉采用的长寿技术、良好的施工水平、稳定的高炉操作工艺管理和优质的原燃料条件以及有效的炉体维护技术。
这四者缺一不可,但高炉采用的长寿技术是基础,如果基础不好,要想通过改善高炉操作和强化炉体维护等措施来获得长寿是十分困难的,而且还要以投入巨大的维护资金和损失产量为代价。
本文重点讨论与高炉本体寿命相关的主要因素。
1.1高炉炉型设计与内衬结构通过总结高炉破损机理和高炉反应机理,当今高炉都采用了优化炉型的设计理念,兼顾高炉原料条件以及操作制度的差异,使设计炉型更接近于操作炉型,从而获得较理想的冶炼效果。
目前高炉发展的趋势是矮胖型,实践证明随着Hu/D值的合理降低,更易获得炉况的长期稳定顺行以及技术指标的改善。
通过理论计算以及对多个大型高炉的数据统计,认为2500~4000m 3间的大型高炉Hu/D值在2.52~2.23之间较为合理。
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。
天钢3200m3高炉综合长寿技术的特点(xx钢铁有限公司)摘要:对天钢3200m3高炉综合长寿技术的特点进行了总结。
通过采用高炉本体冷却壁结构和铜冷却壁、炉底炉缸结构、软水密闭循环冷却系统、自动化检测系统等一系列技术,为天钢炼铁高炉的长寿命奠定了良好的基础。
关键词:大型高炉铜冷却壁软水密闭循环冷却现代大型高炉的长寿技术是世界各国炼铁界长期研究的课题。
目前,采用较多的综合长寿技术是:炉体100%冷却(包括上下部炉喉钢砖);炉体关键部位选用铜冷却器;选用适合高炉不同部位、不同工况的内衬结构;软水密闭循环冷却;设置完善的自动化检测系统等。
采用上述技术一代炉役寿命可达15年,争取20年,一代炉役单位炉容累计产量达12000c/m3,争取大于16000t/m3。
这相当于过去二代炉役寿命,减少一次大中修可节省上亿元费用。
下面重点对天钢3200m3高炉长寿的几个主要关键技术进行阐述。
1 高炉本体冷却壁结构及铜冷却壁的应用1.1 高炉本体冷却壁结构天钢3200m3高炉本体冷却肇结构如下:炉身上部、中部,采用6段带贯通肋的镶砖球墨铸铁冷却壁,内镶150mm厚氮化硅结合的炭化硅砖;炉身下部、炉腰、炉腹,采用5段镶砖铜冷却肇,内镶150mm厚赛隆结合的碳化硅砖;炉底炉缸部位,采用5段(包括风口段)光面普通铸铁冷却壁。
1.2 铜冷却壁主要特点铜冷却壁在高炉的采用是现代炼铁技术的一大进步,对于高炉长寿具有划时代的意义。
铜作为冷却壁本体材质具有热导性能高的特点,铜冷却壁可不铸入水管,因此,不存在铸铁冷却壁铸入水管带来的气隙热阻。
铜冷却壁冷却面积大,冷却均匀,易安装、易操作、易维护,特别是有利于稳定渣皮,保护炉衬、维护设计炉型,使一代高炉寿命达15—20年。
(1)铜质冷却壁热导性好,有利于形成能够保护冷却壁自身的渣皮,表面工作温度低,它的正常工作温度<120℃,使用寿命长。
(2)渣皮稳定,如果一旦出现渣皮脱落,能在热面迅速建立起新的渣皮。
根据高炉实测数据,建立新渣皮的时间不过15 min。
(3)热承载能力大,能够短期承受热流密度达到300kW/m2的热冲击。
它适合于高冶炼强度的大型高炉,在冶炼强度较低炉况下,铜冷却壁部位易造成渣皮过厚,影响正常炉型。
由于铜冷却壁高导热性能,热面结渣迅速而且渣皮稳定,因此高炉热损失相对较小。
1.3 天钢高炉铜冷却壁的选择天钢2座高炉都属于国内首先采用铜冷却壁的大型高炉之一,尤其3200m3高炉,属国内首次在高炉上大面积采用国产的国际上先进的铜板加工的铜冷却壁。
该国产铜板冷却壁的设计由中冶京诚提出,单块铜冷却壁拟在天铁高炉上实验,后在首钢大型高炉上完成,在国家原经贸委和发改委的立项支持下,由广东汕头华兴冶金设备厂研制成功,并在国内大型高炉上广泛采用。
国产铜冷却壁在天钢高炉上的大面积应用,既降低了工程造价,又实现了大型高炉铜冷却壁的国产化。
投产以来,使用效果良好,自天钢全面采用铜板冷却壁后,国内高炉已基本不再用国外的铸铜冷却壁。
2 炉底、炉缸结构炉底炉缸是实现高炉长寿的关键部位之一。
即使到了炉役末期,该部位的炭砖也必须维持一定厚度,才可以保证生产操作安全。
为了保证炉底炉缸使用寿命超过15年,天钢2座大高炉的炉底、炉缸都采用了国际上先进的“炭砖一陶瓷杯砌体”的复合炉衬技术。
炉缸耐材结构:炉缸采用美国UCAR公司的热压小块炭砖(NMA+NMD),内侧砌刚玉莫来石质陶瓷材料保护。
炉底耐材结构:炉底砌3层大块D级炭砖;上砌2层刚玉莫来石质陶瓷垫,炉底靠冷却壁砌筑1环小块炭砖。
这种结构优化了炉底炉缸区域的温度分布,加深了死铁层厚度,起到了保护炉衬,延长炉底、炉缸寿命的作用。
炉缸引进应用了美国UCAR公司的热压小块炭砖(NMA+NMD),炉底采用了长条大块D级炭砖,此砖具有高热导性、微孔性和高热强度等优点。
高导热性町减缓温差应力对砌体的破坏,有利于在炉衬热面形成清皮及渣丝的凝合体,以保护炉衬;微孔减少高温热铁水钻入炭砖母体,破坏炭砖;高强度可使炉衬承受住长期高温液态渣铁的静压力和铁水环流的冲刷,避免炭砖热裂。
以国产的陶瓷杯为炉底炉缸内衬,它起到了在烘炉及开炉初期保护炭砖不受氧化及炉料的破坏,在正常生产中,它可以优化砌体的温度分布,提高铁水的温度,以有利于低[si]生铁的冶炼。
另外,在铁口通道的形成上,天钢首次在3200m3高炉上采用英国CONBORS公司的钻孔技术,降低了铁口通道砌筑的难度,且一次成形,保证了铁口通道的质量。
特别值得一提的是,在天钢3200m3高炉采用这套系统的炉底、炉缸的炉衬技术后,国内后建的大中型高炉皆采用这种形式和技术。
3 炉体软水密闭循环冷却系统软水密闭循环冷却系统是大型高炉炉体冷却的关键环节,是提高高炉冶炼强度的前提条件,因此国内外技术人员均对此项技术进行了多年的研究。
目前,比较成熟可靠的软水密闭循环冷却系统是卢森堡PW公司前些年开发的“高炉软水串级闭路冷却系统”。
天钢2座高炉均采用了中冶京诚设计的软水密闭循环冷却系统。
这套系统是在消化PW公司技术基础上设计的,它具有软水强制冷却和密闭循环两个特点。
它采用处理过的软水作为冷却水,相对于工业水冷却大大减少了冷却系统内结垢和腐蚀现象的发生,提高了冷却强度,延长了冷却肇的寿命,和铜冷却壁的配套使用,增加了高炉冶炼过程的中部调剂的手段。
密闭循环耗水量小,相对于开放循环冷却系统町节省80%以上的补充新水量,降低了水耗和费用,同时避免了杂物引入系统造成断冷或烧坏冷却设备的事故。
国内设计的2000m3高炉软水密闭循环冷却系统投入使用后能够实现软水密闭循环,但不能实现自动补水补压(与唐钢2500 m3高炉系统相同),与引进技术的水平有一定差距,虽然经过多次研究均未实现突破性进展。
因此,天钢将此工作列为技术攻关项目,在总结了2000m3高炉软水密闭循环系统经验和教训的基础上,针对3200m3高炉的软水密闭循环系统组织了技术攻关,最终获得成功并达到了引进技术的效果。
软水密闭循环冷却系统主要包括:软水储箱、软水密闭循环冷却系统、补水系统、加药系统。
系统的循环、补水、加药均为自动控制。
系统的关键技术是密闭循环系统和自动补水系统。
密闭循环系统主要由循环泵驱动软水通过高炉冷却单元带走风口水套、铸铁冷却壁、铜冷却壁的热量,冷却水为自下而上串级冷却。
在高炉顶部的回水主管道上设有脱汽罐和液位控制膨胀罐,膨胀罐上安装有自动排气装置、自动冲压装置、系统液位测量装置。
带有热量的软水通过脱汽罐和液位控制膨胀罐后进入冷却器冷却,冷却后的软水进入循环泵入口侧继续进行循环。
膨胀罐内用氮气冲压,以提高系统冷却水的汽化温度,强化高炉的冷却效果。
由于脱汽罐中水的蒸发问题、循环采的密封不严问题、冷却单元的泄漏问题造成系统软水的损耗,损耗的水将由补水系统来补充。
补水系统主要由电动补水阀、压力补水罐、补水罐的补水泵组、补水罐液位测量装置、补水罐排气及充压装置组成。
正常工作状态下补水罐通过补水泵组将水补充到高液位,补水罐顶部充有氮气,氮气压力要高于密闭循环系统补水点压力0.2 MPa,以保障补水罐能向系统顺利补水。
补水罐与密闭循环系统是通过电动补水阀隔离的,当系统需要补水时,电动补水阀打开,补水罐向系统补水,补水结束后电动补水阀关闭。
当经过多补水后补水罐液位下降到低液位时补水泵自动向补水罐补水,补到高液位时补水泵自动停止,补充水来自软水储箱。
另外当系统大量失水,补水罐的补水能力满足不了系统补水量时,系统另设l组紧急补水泵直接向循环冷却系统补水,以保证高炉安全运行。
3.1 软水密闭循环冷却系统主要技术特点(1)高炉顶部膨胀罐的液位测量装置与水泵房补水罐的电动补水阀形成闭环控制,当膨胀罐的液位测量装置发出低液位信号时,信号通过光缆传送给水泵房的PLC,水泵房的PLC向补水罐的电动补水阀发出补水信号,补水阀立即打开向系统补水,当膨胀罐的液位达到高液位时电动补水阀关闭。
(2)补水罐液位测量装置与补水泵组形成闭环控制,当补水罐的液位测量发出低液位信号时,信号传送给水泵房的PLC,水泵房的PLC向补水泵发出补水信号,补水泵立即开启向补水罐补水,当补水罐的液位达到高液位时补水泵关闭。
如果采用单个补水罐工作则补水泵的压力要高于补水罐的氮气压力,如果采用2个补水罐交替工作则补水泵的压力可以较低。
(3)由于补水罐的容积比膨胀罐的容积大出许多,故补水罐可根据膨胀罐的液位测量信号随时开启电动补水阀向循环冷却系统补水。
由于补水过程是通过氮气压力完成的,故补水过程是平稳的不会造成循环冷却系统的压力不稳定。
如果采用补水泵直接向循环冷却系统补水,则补水泵工作时会造成循环冷却系统的压力不稳定,同时由于炉顶部膨胀罐的容积较小,当补水泵启动时,不等补水泵达到正常工作状态膨胀罐的液位已到达高液位,此时要迅速停泵,这容易造成水泵的损坏和膨胀罐液位的不稳定。
(4)由于密闭循环系统的补水是通过水泵房的补水系统来完成的,因此高炉顶部膨胀罐的液位测量信号要传送给水泵房的PLC控制系统,以完成自动补水程序。
3.2 2000m3高炉软水密闭循环系统的经验教训(1)补水罐与密闭循环系统是连通的,只能充当稳压罐,而不能充当补水罐,经多次调试后效果不理想。
(2)密闭循环系统的补水泵是直接连接到循环冷却系统的管道上,而不是连接到补水罐上,因此补水过程不稳定,补水泵经常启停,易造成补水泵的损坏。
(3)顶部膨胀罐的液位测鼍信号只进入高炉本体的PLC系统,液位信号没有传送给水泵房的PLC系统,因此水泵房的补水系统不能实现向循环冷却系统自动补水,高炉操作人员只能通过电话通知水泵房启停补水泵,容易造成补水动作滞后。
3.3 3200m3高炉软水密闭循环冷却系统效果天钢3200m3高炉的软水密闭循环冷却系统的技术攻关效果是显著的,此项技术处于国内领先水平。
它既克服了2000 m3高炉循环冷却系统存在的问题,又与引进技术不尽相同,但此项成果完全实现了高炉冷却系统全自动循环冷却、全自动补水;克服了人为操作的众多不利因素;减少了补水泵的启停次数;避免了补水泵的损坏频率;节约了运行费用,使高炉软水密闭循环系统得以安全、稳定运行。
在3200m3高炉成功的经验基础上2000m3高炉的软水密闭循环系统已立项改造,目前已处于实施阶段。
4 自动化检测系统的应用及效果在市场竞争力的推动下,钢铁冶金技术的不断发展,冶金装置向大型化、连续化和自动化的方向发展。
自动化在其发展中扮演着越来越重要的作用,没有自动化就难于提高生产效率和产品质量,就难以在激烈的市场竞争中占有一席之地。
为此,在天钢新建成的3200m3高炉上,配置了“天钢3200m3高炉控制系统”,并开发了“天钢3200m3高炉故障检测系统”,应用了“炉顶红外成像技术”,改进了“炉喉十字测温装置”。