高炉炉缸长寿探讨 - 1

高炉炉缸长寿探讨 - 1

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1、http://www.gtjia.com高炉炉缸长寿探讨邹忠平1,郭宪臻2(1.中冶赛迪工程技术股份有限公司炼铁事业部,重庆401122;2.安阳钢铁公司河南安阳455004)摘要:本文从炉缸结构设计的关键要素的分析着手,从侵蚀机理、炉缸传热体系的建立到炉缸的设计理念对炉缸的长寿进行了全面的论述。指出高炉长寿的关键控制环节为:设计、施工、烘炉、开炉节奏、操作稳定、维护管理。在合适的炉缸冷却系统和结构配置条件下,有效杜绝和防止气隙是炉缸长寿的关键。设计要有完善的防止气隙的措施;安装中要严格控制每一个环节;采用热水烘炉提高炉墙温度,促进水份蒸发;控制高炉开炉

2、进程,给予新高炉一个磨合期,保证炉缸的传热体系可靠、有效,以实现炉缸的无气隙化操作。无论炉缸耐材采用何种配置结构和采用何种冷却系统,都必须以建立良好的传热体系为前提,只有尽快形成稳定的渣铁壳,才能实现炉缸的长寿。关键词:炉缸长寿;传热体系;冷却水;气隙;炉缸配置设计0前言在钢铁工业高度发展的今天,高炉长寿受到炼铁工作者的高度关注,尤其是炉缸的长寿问题。进入21世纪后,相继出现了炉役寿命达到20年以上,甚至28年的长寿高炉,但炉缸过早烧穿事故也接连发生,投产不久操作者就抱怨炉缸温度过高,部分高炉在投产3—5年内就因为炉缸问题被迫进行炉缸的大修。炉缸为何能够

3、实现长寿?又为何会在投产不久就出现了烧穿事故?如何才能够实现炉缸的长寿?带着这些问题,本文将从系统的角度对炉缸的长寿问题进行探讨,寻求全面的合理的解决方案,以期对炉缸的长寿有所裨益。炉缸的长寿问题是一项系统工程,从炉缸结构设计、施工、烘炉、开炉到生产维护,是一环扣一环,每一步都马虎不得,一旦某个环节考虑不周、处理不到位,就会导致炉缸出现问题,甚至导致炉缸长寿的努力遭到失败。只强调某一个环节的做法不可取,无论你将该环节做得多么的完善,如果其它某个环节控制不到位,都很难获得成功。只有将炉缸长寿问题作为一个系统整体,将每一步都认识清楚,充分吸取相关高炉问题处理

4、的经验和教训,措施到位,才能够使高炉的长寿努力获得成功。1炉缸的结构设计1.1炉缸破损机理炉缸破损主要是机械侵蚀和化学侵蚀共同作用的结果,影响炉缸寿命的主要因素有:高温、热应力、碱金属侵蚀、铁水对炭砖的渗透、炭砖的氧化侵蚀、设计和施工、操作与维护[1]。热机械的侵蚀机理包括:应力开裂、剥落、熔融金属渗入炭砖孔隙、在熔融金属中炭砖的溶解和冲刷侵蚀。有研究认为热应力是导致炭砖环裂的主要因素,如何减小热应力是炉缸长寿的有效措施之一。化学侵蚀机理:碱和锌的侵蚀在400℃左右开始,且随着温度的升高呈指数增加;氧化侵蚀需要激活能,将在起始温度以上发生,如水蒸汽的氧化

5、开始温度大约在700℃;碳的沉积及水蒸汽、氢的催化作用将在450—650℃间发生[2]。炭砖的典型化学侵蚀临界反应温度见表1。http://www.gtjia.com图1给出了在不同温度下,一氧化碳气体在暴露的氧化铝耐火材料上产生的碳沉积实验结果的典型曲线。碳的沉积在450℃开始发生并将会引起材料开裂和粉化。沉积的碳会在空隙当中膨胀,最终导致颗粒间开裂,碳的沉淀是形成脆硬区的最重要机理之一。碳的沉积不仅破坏炭砖,而且会富集在炭砖热面与渣铁壳之间,达到一定程度后就会导致渣铁壳粘附不牢固而脱落。梅山高炉和艾莫伊登高炉的解剖调查发现在炭砖和渣铁壳间就有大量的碳

6、粉沉积[3]。气隙的存在,煤气和水蒸汽在炉墙中穿行,导致渣铁壳与炭砖界面碳的沉积,是对炉缸长寿的最大威胁之一。消除气隙和防止炉缸漏水成为了延长炉缸寿命的关键环节。1.2炉缸事故的典型案例及原因分析某高炉,炉缸采用国产微孔炭砖和陶瓷杯结构,冷却水系统进水压力0.65MPa,进水温度42—45℃。投产6年炉缸温度就持续上升,第2段冷却壁最高温度达到224℃,短时达到280℃;局部炉壳温度高达180.9℃,表明炉缸象脚侵蚀严重。侵蚀原因分析观点:1)炉缸冻结炸铁口导致炭砖破损;2)风口漏水后未能及时更换,水进入炉缸造成炭砖氧化;3)风口短、鼓风动能低,造成铁水

7、环流严重;4)炉缸结构不合理;5)K、Na、Zn等有害元素含量过高,造成化学侵蚀严重。另一座高炉投产不到3年出现炉缸烧穿事故,在4号铁口下2.2m处烧出约2×0.5m的洞。事故原因分析观点:http://www.gtjia.com(1)残砖检查发现砖缝进铁,认为砖缝偏大,胶泥容易被铁水溶蚀,导致铁水渗入加速炭砖的溶蚀;(2)施工砌筑质量可能有不完善之处;(3)与漏水有关,从发生事故前,烧穿位置各点的温度记录可以看到,炭砖冷面温度提前约20min明显下降,最多下降110℃,然后急剧上升。铜冷却壁长期漏水,使炉缸形成了鼠洞侵蚀,导致该事故的嫌疑最大。还有一座

8、高炉生产3年8个月后发生炉缸漏铁事故。炉缸冷却水量2560m3/h,水速1.5m

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