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新型高炉炉底炉缸结构设计特点

时间:2018-03-24 14:10 作者:艾米点击:

  传统的全炭砖炉缸炉底结构,保证高炉寿命的关键是靠优良的导热性能在铁水与炭砖之间形成“自保护”的保护层。但全炭结构中由于炭砖抗氧化性差,在冷却壁或风口漏水时易出现烧穿的危险,并旦炭砖的抗铁和抗冲刷性差,易出现异常侵蚀。

  另一种传统的炭砖+陶瓷杯综合炉缸炉底结构,保证高炉寿命的关键是在铁水与炭砖之间设置“他保护”的耐高温陶瓷砖材料作为“保护壳”,但炭砖加陶瓷杯结构中的陶瓷杯使用效果没有预期中的好,使用寿命仅1-4年,陶瓷杯侵蚀完后仍然存在全炭结构中存在的问题。

  目前上述两种炉缸炉底内衬结构都有很多取得高炉长寿的成功案例,实践表明,两种炉缸炉底设计体系总体上是合理可靠的。但仍存在一些技术缺陷和安全隐患,需要进一步的优化改进完善。

  山西通才3#1300m3高炉炉底、炉缸设计采用新型结构技术砌筑,结构示意图见图1。炉底采用高导热石墨炭砖+微孔炭砖+碳复合砖+刚玉莫来石结构,其中,炉底第1层满铺大块高导热石墨炭砖,第2层满铺大块半石墨炭砖,第3层满铺大块微孔炭砖,第4层满铺小块碳复合砖,炉底上层第5、第6层中心区域采用刚玉莫來石,周边采用碳复合砖,碳复合砖与刚玉莫来石之间紧贴砌筑。

  山西通才3#1300m3高炉炉底、炉缸设计采用新型结构技术砌筑

  炉缸采用碳复合砖+微孔刚玉砖结构,炉缸内侧采用微孔刚玉砖,炉缸外侧紧贴微孔刚玉砖采用碳复合砖,碳复合砖与冷却壁之间留有膨胀缝。

  风口区域采用微孔刚玉组合砖,铁口区域采用微孔刚玉组合砖结构。

  山西通才3#1300m3高炉炉底炉缸设计采用的新型结构技术特点总结如下:

  (1)新型结构具有良好的综合性能

  采用上述新型炉缸炉底内衬既具有炭砖的高导热优良性能,又保持了陶瓷杯高温抗侵蚀的特点。虽然碳复合砖原来在山西通才2#高炉上应用效果很好,但由于碳复合砖是初次应用在1000m3以上的高炉上,因此,其结构设计方案仍考虑保留了厚度较薄的微孔刚玉砖作为“他保护”陶瓷杯壁。

  (2)新型结构更加安全、长寿

  由于碳复合砖耐高温铁水、熔渣侵蚀,即使将来“陶瓷杯壁”保护层消蚀或不复存在的情况下,碳复合砖本身也可抑制铁水的侵蚀冲刷,使用安全性有所提高并可能显著延长炉缸炉底寿命,为高炉的安全和长寿用材料探索出了新思路。

  (3)新型结构更加安全稳定

  碳复合砖和陶瓷杯壁微孔刚玉砖都是规格尺寸相同的小块砖,两者之间可紧贴组合砌筑,结构更稳定。避免了原来传统炭砖+陶瓷杯结构中小块陶瓷杯材料和大块炭砖砌筑时会产生较大间隙的问题,从而也避免了铁水吋能绕过陶瓷杯壁顺着炭砖和陶瓷杯壁之间间隙侵蚀炭砖的风险。

  炉底上三层碳复合砖与刚玉莫来石紧贴砌筑,把1150℃等温线和800℃等温线完全控制在抗铁水侵蚀性能优良的碳复合砖和刚玉莫来石层内,避免炉底炭砖的侵蚀。并且,炉底上三层碳复合砖和刚玉莫来石砖都是小块砖,且都是满铺结构,两者之间没有设计传统的膨胀缝,砖与砖之间斜压交错组合砌筑可以防止炉底的漂浮,而且碳复合砖导热性较好,炉底碳复合砖表面温度较低,有效降低铁水的渗透能力。

  (4)新型结构应力场分布合理

  碳复合砖是从成熟的微孔刚玉砖基础上研发出来的,两者的热膨胀系数相近。传统炭砖+陶瓷杯结构中由于炭砖和陶瓷杯材料是属于完全不同的材料,不同材质的交界面处因各自的膨胀性不同,应力是不连续变化的,因此在该部位不可避免会发生应力集中的现象,从而可能导致砖衬的剥离或分离现象,产生气隙,进而可能影响炉缸炉底的热量的传递加速耐材的侵蚀。而碳复合砖炉缸内衬结构与炭砖+陶瓷杯内衬结构相比,应力场分布较为分散,大大减弱了热应力的破坏作用,且不存在炭砖与陶瓷杯的接触面,有效避免了内衬相对位置的移动,结构更加合理。

  (5)新型结构温度场分布合理

  由于碳复合砖的导热性具有随温度升高而降低的特点,因此新塑结构的导热从热面到冷面是一个增加的趋势,这一趋势符合高炉炉缸炉底设计理念,高炉炉缸内部的热量能够顺利导出。

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