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高炉长寿—炉缸的结构设计与材料应用

高炉长寿—炉缸的结构设计与材料应用

行业知识 被访问

高炉长寿是现代高炉所追求的目标，高炉长寿也意味着经济效益的提高。高炉长寿技术是涉及设计、装备、材料、施工、维护、原料及生产操作管理等多方面的综合技术，在当前，高冶炼强度和强化操作下的高炉长寿主要有两个限制环节：一个是炉缸炉底寿命，另外一个就是炉身下部（炉腰和炉腹）寿命。特别是在炉缸处，炉缸的结构设计与材料应用是影响高炉长寿最关键的因素。

高炉冶炼过程中，炉缸上部是高炉温度最高的部位，靠近风口区温度在1700-2000℃以上，炉底温度一般在1450-1800℃，这些部位的砖衬受侵蚀后不易修补，严重时必须停炉大修，其损坏情况决定着高炉的一代炉龄。对于炉缸、炉底内衬的破损大致在以下几个方面：

1．铁水对碳砖的渗透侵蚀；

2．碱金属的侵蚀；

3．铁水环流的机械冲刷；

4．热应力对碳砖的侵蚀；

5．熔渣对碳砖的冲刷和化学侵蚀；

根据炉缸容易破损的几个方面来分析高炉长寿炉缸的结构设计与材料应用情况：

1、合理的炉缸结构设计

适当加深死铁层的深度，通常国内的死铁层深度设计在炉缸直径的20%左右，死铁层过浅，通常会认为使铁水环流对炉缸的侵蚀加剧；但死铁层不宜过深，否则会使碳砖以上的铁水液面高度增加，加重铁水对炉底碳砖的溶蚀和渗透作用，浪费了高炉的容积，特别是大高炉，每增加1m的死铁层深度，会扩大高炉容积几十甚至上百立方米。

适当加大炉缸容积的比率，可以满足高效化生产条件下的渣铁储存，减少在强化冶炼条件下出现的炉缸“憋风”可能性，炉缸容积一般为有效容积的16-18%。

适当加深铁口深度，对于抑制铁口区周围炉缸内衬的侵蚀具有显著作用，也可以减轻出铁时在铁口区附近形成的铁水涡流，延长铁口区内衬的寿命。铁口深度一般为炉缸半径的45%左右。

2、内衬材料的选择

根据形成“永久炉衬”的理念，炉缸内衬材料采用高热导率的超微孔碳砖，目的是使内衬热面在强化冷却条件下形成稳定的凝结渣铁保护层，阻止铁水向碳砖内部渗透。在碳砖热面覆盖一层厚度为200-300mm的抗渣铁侵蚀性能好的微孔刚玉砖，作为开炉期间的保护炉衬，以防止碳砖内衬过早磨损。炉底上不表面砌筑两层莫来石砖，其下为两层超微孔碳砖，最下层为400mm的石墨碳砖和炉底水冷管。

炉底陶瓷垫可选用刚玉莫来石、复合棕刚玉的陶瓷耐火材料，能经受铁水侵蚀并且在高温下不收缩，蚀损厚度减小，提高炉缸炉底的抗侵蚀能力，减缓炉底侵蚀。由于陶瓷材料的低导热性，改变了炉底的温度分布，使得大量的热量聚集在其内，很好地保护了碳砖，确保炉缸炉底的抗侵蚀能力，且能延长炉缸炉底的使用寿命，性能指标如下：

项目

单位

复合棕刚玉砖

刚玉莫来石砖

Al2O3

%

≥75

≥75

SiC

%

≥14

-

体积密度

g/cm3

≥2.9

≥2.55

耐压强度

Mpa

≥80

≥70

显气孔率

%

≤16

≤18

荷重软化温度
 （0.2Mpa）

℃

1660

1600

陶瓷垫的砌筑质量也至关重要，在于砌缝的厚度、泥浆的饱满程度，标准砖缝是2mm，但是泥浆饱满度要达到95%以上。

影响高炉长寿的因素有很多，但仅从炉缸的结构设计与材料应用来说只是长寿发展的其中一项，所有的因素之间都有着内在的关联因素，相互影响，也有互补的作用。总的来说，高炉长寿的核心也就在于如何保护好永久性炉衬的完整性，以这个为出发点延伸到各个环节和因素，努力使高炉达到高产、优质、低耗、长寿的总体目标。