长 寿 高 炉 设 计 理 念

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1、长寿高炉理念1、前言高炉的作用就是生产质量稳定的低成本铁水，设计和建造长寿高炉是达到上述目的的手段之一。炉壳是用来支撑高炉进行生产的，一旦炉壳损坏，高炉的寿命就将结束。炉壳损坏的主要原因是炉壳遭受高温侵蚀，抗拉和抗压强度下降。保护炉壳免受高温侵蚀的技术就是安装冷却器在炉壳前面。让冷却器阻挡热流对高炉炉壳的侵蚀。当金属冷却设备长期裸露在高炉内部炙热的煤气流或液态渣铁中，其工作面将遭受冲刷、磨损及侵蚀，使其短寿。因此我们在冷却器前面砌筑了耐火材料保护冷却器。2、高炉炉墙及炉缸炉底破损的原因高炉炉墙和炉缸炉底不破损，高炉就能够维持正常工作，分析清楚导致高炉炉墙和

2、炉缸炉底破损的因素，有利于我们通过高炉设备的设计、制造、操作和维护避免这些因素对高炉炉墙和炉缸炉底的侵蚀，延长高炉寿命。表1给出了高炉不同部位遭受侵蚀并导致破损的原因。表1高炉不同部位遭受的侵蚀的原因高炉部位侵蚀原因上部炉身机械破坏、炉料磨损、煤气粉尘冲刷下部炉身/炉腰温度及温度变化、化学侵蚀、氧化、生铁、炉渣、碱金属、锌、铅、机械破坏、磨蚀及煤气粉尘冲刷炉腹温度、温度变化、化学侵蚀、氧化、生铁、炉渣、碱金属、锌、铅、机械破坏炉缸压应力及热应力、化学侵蚀、生铁、渣、碱金属、铁水的侵蚀上述对高炉的侵蚀可以分为物理侵蚀和化学侵蚀。机械破坏、炉料磨损、煤气粉尘及

3、渣铁水的冲刷、温度变化引起的热应力、压应力等属于物理侵蚀，高温烧蚀、氧化及碱金属等侵蚀属于化学侵蚀。消灭这些侵蚀的办法之一就是隔离侵蚀物与炉墙和炉缸炉底。高炉冶炼的事实证明，开炉后不久，炉身下部、炉腰及炉腹的耐火材料就被损坏，特别是炉腹部位。3、长寿高炉理念（1）隔离侵蚀物与炉墙和炉缸炉底。（2）隔离的办法就是在无液态渣铁区，冷却器工作面保持一层耐火材料；（3）在有液态渣铁区冷却器前面应凝结一层渣铁壳；（4）在炉缸炉底工作面保持凝结一层渣铁壳。彻底隔离侵蚀物与冷却器及炉缸炉底的接触。要想在冷却器工作面保持一层耐火材料或凝结一层渣铁壳，在炉缸炉底工作面凝结一

4、层渣铁壳，就必须降低冷却器及炉缸炉工作热面温度。因此降低冷却器及炉缸炉底工作面温度是关键决定的，而是由冷却系统和炉缸炉底决定的。在短短的几年内炉腹的耐火材料将被侵蚀殆尽，而炉腰、炉身及炉喉的耐火材料也将遭受不同程度的磨损、冲刷和侵蚀。一旦冷却器热面暴露在炙热的炉内煤气流中，冷却器将可能很快被烧毁。如果在冷却器热面能够形成凝固的渣铁壳或者有一层耐火材料，那么它就能够维持正常生产。尽管高炉操作难以保持稳定，但冷却器设计的好，渣铁壳一但被熔化掉还会重新凝固在冷却器上，形成新的炉衬。对于冷却器和炉缸炉底来说，如果它的热面温度不超过其材料损坏的临界温度及渣铁凝固温度

5、，通过操作使其又不导致炉墙结瘤或炉缸炉底结厚，那么冷却器和炉缸炉底就能够保证高炉长久维持正常工作，高炉就能够长寿了。2、**************炉壳是为了维持正常的高炉冶炼；冷却器是为了保护炉壳，阻挡热流及侵蚀对炉壳的破坏；冷却介质是为了带走进入冷却器的热量，避免热量在冷却器内部的积累；耐火材料是为了保护冷却器，隔离冷却器与侵蚀物。表面看起来，耐火材料最重要。可无论如何改变耐火材料的质量及砌筑方式，耐火材料都将很快被侵蚀掉。是否冷却器最重要呢？如果冷却水质不好，不但在冷却水管内部结垢，而且还腐蚀冷却水管内表面，冷却水就不能带走进入冷却器的热量，热量将在

6、冷却器内部积累，最终烧坏冷却器，因此冷却水是比较重要的。当冷却水质问题解决之后，接着需要解决的问题就是冷却器，其次是耐火材料及炉壳。低温的耐火材料比高温的耐火材料更加难以遭受侵蚀、磨损和冲刷。降低耐火材料的热面工作温度就可以适当延长耐火材料的寿命。3、长寿高炉应满足的条件影响冷却器温度场的主要因素及顺序是冷却水质、冷却器材质、结构参数、冷却器布置及制造、耐火材料、炉壳。影响炉缸炉底温度场的主要因素是炉缸炉底的冷却强度、结构参数及砌筑的耐火材质；3．1长寿高炉冷却水冷却水中的水垢及腐蚀物沉积在冷却水管表面，相当于一层绝热层，阻止了冷却水与冷却水管表面的充分接

7、触，降低了冷却水的冷却能力。为此要求冷却水的阻垢率、缓蚀率大于90%，满足此条件的冷却水称为无结垢及腐蚀的冷却水。3．2长寿冷却器当冷却水的问题得到解决之后，冷却器的设计制造就变的十分重要。从冷却器遭受侵蚀的原因来看，高温及温度的变化是其它因素对高炉冷却器开始侵蚀的前提，当冷却器温度很高或温度不断发生变化时，冷却器就会处在热应力的疲劳循环之中，导致在冷却器热面产生裂缝，CO、碱金属及渣铁水便开始侵入，机械破坏、炉料磨损及煤气粉尘冲刷等对冷却器的破坏开始加速。为了延长冷却器的寿命，铸铁冷却器热面工作温度应小于7600C，铜冷却器热面工作温度应小于1300C[

8、1，2]，满足此条件的冷却器称为无过热冷却器。使铸铁冷却器无过热的