“自保护渣铁锅”长寿保温型炉缸炉底设计.pdf

《“自保护渣铁锅”长寿保温型炉缸炉底设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2008年中小高炉炼铁学术年会论文集“自保护渣铁锅”长寿保温型炉缸炉底设计赵宏博程树森(北京科技大学冶金与生态工程学院)摘要合理的炉缸炉底设计是现代高炉实现炉缸长寿和保温的重要前提。通过对实际不同高炉投产后炉缸炉底侵蚀情况的分析，得出炉缸炉底热面和铁水之间低导热系数“保护壳”的存在是延长寿命的实质，评述了目前的炉缸炉底设计仍存在的问题：‘‘传热法”高导热炭砖炉缸开炉初期“自保护”渣铁壳不易稳定存在，在没有渣铁壳形成的情况下炭砖温度较高、热损失较大，如果出现气隙或串气则侵蚀较严重，在炉缸炉底的拐角部位易形成“蒜头状”侵蚀；“隔热法

2、”陶瓷杯复合炉缸炉底在陶瓷垫导热系数及厚度的选择、陶瓷垫下炭砖的搭配上仍存在误区，陶瓷杯内热应力过大，冷却作用受到抑制，炉缸炉底寿命的延长以“它保护”陶瓷杯的不可逆消耗为代价。提出“自保护渣铁锅”长寿保温型炉缸炉底设计的新理念，即耐火砖的导热系数、厚度、热膨胀系数自热面至冷面逐渐增加，并尽量取消炭砖及冷却系统间的填、捣料，实现“扬冷避热梯度布砖”。该新型设计克服了‘‘传热法”和“隔热法”的缺点，利于在热面形成稳定且厚度合理的“自保护渣铁锅”，减小耐火砖内应力应变，降低炉缸炉底热损失，实现炉缸长寿和保温的统一．此理念已应用于国内新

3、建大中型高炉的设计．关键词炉缸炉底；设计；自保护；渣铁锅；1引盲随着高炉冶炼强度的提高，炉缸炉底的寿命越来越成为目前高炉长寿高效的限制性环节【l】。炉缸炉底长寿的前提是合理的设计，如果在设计上“先天不足”，则必定导致高炉投产后炉缸炉底侵蚀严重，进而对高炉的正常运行带来一系列的影响，如迫使采取减产、钒钛矿护炉、堵风口或减风、改通高压水等手段，进而严重影响到高炉的稳产顺行。虽然目前“传热法”高导热炭砖炉缸和“隔热法”陶瓷杯复合炉缸炉底成为主流的炉缸炉底结构，但两者在设计和生产中仍然存在着一定的争议和不足口】131，本文通过对国内大型

4、钢铁企业不同大小及结构的10余座高炉炉缸炉底的侵蚀计算分析【4】．【61，指出了目前长寿高效高炉炉缸炉底设计上仍然存在的一些问题，分析了“传热法”和“隔热法”存在弊端的根本原因，并进而提出新的“自保护渣铁锅”长寿保温型炉缸炉底设计理念。2“传热法”高导热炭砖炉缸存在的问题对于采用高导热炭砖的“传热法”炉缸来说，普遍认为其优点是由于发挥了炭砖的高导热性，使铁水热量很快传入炭砖，再由炭砖很快传出炉缸而被冷却水带走，进而使靠近炭砖热面的铁水凝固形成“自保护”渣铁壳，高温等温线大部分集中在低导热系数的渣铁壳内，炭砖的温度梯度小且处于安全

5、的工作温度，以达到保护炉缸的目的。通过对采用“传热法”炉缸的某些高炉的侵蚀情况进行分析，得出这种设计仍存在着一定问题：(1)“传热法”炉缸过分强调了增大导热系数以发挥冷却水的作用，忽视了提高导热系数的同时铁水的热量也更易于传入炭砖，往往在投产后由于设计炉缸炭砖较厚，热阻较大，在开炉初期并不能保证渣铁壳的生成，没有渣铁壳时炉缸炭砖温度较高，如下图1所示，炉缸自热面到冷面的等温线分别为1150℃，1000℃，800"C，60012，400℃，200℃，可见在炉缸部位，80012等温线已进入炭砖热面较深，虽然随着炉缸侧壁炭砖侵蚀厚度增

6、加，热阻减小到一定程度时可以生成“自保护”的渣铁壳，但由于未生成渣铁壳前靠近热面的炭砖易于脆化，炉缸长寿仍存在隐患。(2)“传热法”炉缸由于炭砖的高导热系数，6472008年中小高炉炼铁学术年会论文集受铁水流动变化影响较大，如下图2所示，当铁水流速变太后，1150℃侵蚀线进入炉缸炭砖热面更深．侵蚀加剧。如下图3为某采用“传热法”炉缸的高炉在投产3年后铁口所在剖面的炉缸炉底温度场分布，可见其炉缸侧壁侵蚀已较为严重。目1“传热t”炉缸没有渣铁壳对的温度场分布圈2。情热镕”"n铁水流速∞太后的温度场分布圈3鬻用“传热法”炉《的某高炉铁

7、口所在剖面的温度场分布(3)“传热法”炉缸在没有渣铁壳生成的情况下．高导热的作用将适得其反，不但导致炭砖温度过高．同时还增大了炉缸的热损失，如某高炉的二段冷却壁在炉缸侵蚀加剧，即没有渣铁壳生成的情况下．有半数冷却壁的热流强度超过15000W／m2，最高为25138W／m。，造成了炉缸较大的热损失，同时也引起了高炉技术人员的警戒．对生产操作造成了一定的影响。(43“传热法”炉缸如果在运行过程中在炭砖和冷却壁之间产生气嫩，则由于炭砖的高导热性．铁水的热量易干传人炉缸而由于气隙不能及时传出，热量积聚将造成炉缸温度异常升高，侵蚀加剧，如

8、某些采用“伟熟法”炉缸的高炉都曾出现过此问题。(5)‘传热法”炉缸炉底拐角处由于炉缸删壁的高导热炭砖和炉底的低导热陶瓷垫导热性能差别较大．拐角处耐火砖内易于产生较大的热应力，带来“蒜头状”侵蚀产生的隐患。3“隔热法”陶瓷杯复台炉缸炉底存在的问题“隔热法”陶瓷杯复