刘云彩--高炉炉缸烧穿的预防和处理

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1、高炉炉缸烧穿的预防和处理刘云彩2012.10.122012/10/1第3节灌浆、压入和喷涂造衬第4节烧穿后的修复第5节预防炉体破损参考文献第2节补炉操作第1节炉缸烧穿是一个过程,经过很长时间32012/10/1第1节炉缸烧穿是一个过程,经过很长时间高炉炉体破损,以水箱为标志,一旦水箱烧毁,炉皮变形、开裂,如果发生在炉身,则喷出煤气和火焰;如在炉腹,则喷出焦炭和炉渣。如瞬间大量向炉内漏水,可能产生大量水煤气爆炸,这种力量足以摧毁高炉。发生在炉缸,赤热的铁水流出来,遇到水,会产生爆炸,其破坏性,难以予预料。42012/10/11,炉缸在那里经常烧穿?高炉烧穿是一个过程

2、,炉衬被侵蚀,需要时间。随着砖衬的侵蚀,铁水逐渐接近冷却壁,冷却壁的进出水水温差,越来越高,因此通过冷却壁的热流强度也越来越高。图1是首钢四高炉大修停炉的实测结果。52012/10/1图1大修实测炉型(1200m3)62012/10/1图2(1983-1987)1987年大修实测炉缸状况72012/10/1四炉一个铁口,经常利用系数在2.3-2.5之间,出铁速度较快,炉缸环流侵蚀较重。图2是四炉第2代实测炉缸,它是在烧穿修复后,积极准备,一年后大修。82012/10/1开炉10年3个个月后,炉底砖侵蚀4层,侵蚀速度约13mm/月。最严重处,距炉缸二层冷却壁60mm

3、。四炉第二代,1983年6月4日开炉,30个月后,炉缸侵蚀严重,局部热流强度超过15000千卡/m2.h(62800kj/m2.h),1986年3月5日二层冷却壁烧穿。92012/10/1图3武钢5号炉大修实测[1]武钢5高炉,3200m3,1991年10月19日开炉,2007年5月17日停炉,生产15年8个月,炉底侵蚀速度约9.6mm/月。最薄处距2段冷却壁186mm。102012/10/1图4福山5高炉[2]福山5高炉1973年投产,1983年停炉,中间经历两次石油危机。在3号风口方向下部,炉缸侵蚀严重,铁水已渗透到炉壳钢板约400mm,砖衬已变质脆化。侵蚀形

4、状,也是象脚型。112012/10/1图5施维尔根2高炉炉缸侵蚀情况[3]122012/10/1图5是斯维尔根2高炉,也是欧洲最大的高炉,1993年投产。图5给出的炉缸侵蚀情况是数学模型推算的结果,它是陶瓷杯内衬,已出铁33,79800吨,日产12300吨。炉缸直径14.9m,工作容积4769m3。从图中看到,开炉10年后炉缸侵蚀形状,和以上各高炉类似,也是象脚型。132012/10/1炉缸象脚型侵蚀,也有人叫“蒜头状”侵蚀,这一区域炉缸最薄弱,最易烧穿。这一区域的最薄弱点是冷却强度最弱的地方,两冷却壁之间,冷却强度最弱,这里是最容易成为烧穿的突破点。图6是首钢高

5、炉高炉生产的实例。从图中看到,此点距冷却壁冷却水管“最远”。显然,足够的冷却强度,可使少量渗透的铁水凝固,避免烧出;冷却强度不足,深入的铁水,会烧穿冷却壁,扩大烧穿范围。142012/10/1图6首钢2高炉1955年烧穿部位[4]并不是所有烧穿,均发生在冷却壁之间,但相对较弱的冷却强度,烧穿的几率最大。152012/10/12,“突然”烧穿的原因我们经历过多次高炉烧穿,经常处于精神紧张的担心状态,任何炉缸冷却壁水温差变化或测温元件温度变化,都会提醒我们,全面观察。我们也看到有些厂,出现意外烧穿,如鞍钢3号炉2008年8月25日的烧穿,没有任何先兆[5]。16201

6、2/10/13号炉容积3200m3,2005年12页28日投产。烧穿部位炉缸砌砖厚度1914mm,即使局部烧穿,也需要很长的时间,从2010年3月停炉大修观察,炉缸下部侵蚀严重,大修是必要的。为什么没有先兆,正如鞍钢的分析,炉缸区域测温点太少,在关键的第2、3段冷却壁,仅有24个测温点,在炉缸圆周方向,相距3m多,才有一个监测点,局部侵蚀或烧穿,很难有反应。这是没有先兆的主要原因。172012/10/1高炉炉缸外层用美国著名的UK小块碳砖,内衬低导热的“陶瓷杯”,设计寿命15年,又是著名的设计院设计的,很难想到,不足3年,会发生烧穿。炉衬侵蚀过程是存在的,正如鞍钢

7、总结的,UK高石墨化的碳砖容易被铁水熔损,炉缸冷却壁炉墙强度较低,加快了侵蚀速度。设计结构的缺陷,是短命的另一原因。国外陶瓷杯材料,一般可经受3年多的侵蚀,鞍钢的陶瓷杯材料,局部显然低于3年,是施工问题还是材质问题,上不清楚,这也是出人意外的重要原因。182012/10/13,为什么炉缸侵蚀多为象脚型?高炉炉缸象脚状浸蚀,已被许多试验证明,主要是炉缸内铁水环流和应力造成的。加深死铁层,是减轻象脚浸蚀的有效措施。图7是依据高炉上推力关点[6],推算出的高炉死铁层深度[7]。图7实际死铁层深度和推荐死铁层深度192012/10/1从图中看到,实际各国高炉的死铁层深度,

8、差别很大。

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