1、高爐爐缸結(jié)構(gòu)上一些高爐爐缸結(jié)構(gòu)上一些問(wèn)題的討論問(wèn)題的討論湯清華2015.6.前言前言 高爐爐缸壽命的長(zhǎng)短決定了高爐一代爐役的周期。高爐高爐爐缸壽命的長(zhǎng)短決定了高爐一代爐役的周期。高爐生產(chǎn)中只要爐缸不出現(xiàn)險(xiǎn)情就可繼續(xù)生產(chǎn)，爐缸以上生產(chǎn)中只要爐缸不出現(xiàn)險(xiǎn)情就可繼續(xù)生產(chǎn)，爐缸以上”干干區(qū)區(qū)”無(wú)論出現(xiàn)冷卻壁燒壞或爐皮開(kāi)裂等毛病都可以通過(guò)短無(wú)論出現(xiàn)冷卻壁燒壞或爐皮開(kāi)裂等毛病都可以通過(guò)短期的搶修來(lái)繼續(xù)生產(chǎn)，有的還可修舊如新。而爐缸出問(wèn)題期的搶修來(lái)繼續(xù)生產(chǎn)，有的還可修舊如新。而爐缸出問(wèn)題則不行，一旦溫度超限，采取措施不見(jiàn)效果，就必須停爐則不行，一旦溫度超限，采取措施不見(jiàn)效果，就必須停爐大修，否則有燒穿的危險(xiǎn)

2、。因此，高爐大修周期由爐缸壽大修，否則有燒穿的危險(xiǎn)。因此，高爐大修周期由爐缸壽命來(lái)決定。命來(lái)決定。 近年來(lái)我國(guó)高爐爐缸壽命得到大幅度地提高近年來(lái)我國(guó)高爐爐缸壽命得到大幅度地提高,出現(xiàn)一批出現(xiàn)一批10-19年的長(zhǎng)壽高爐年的長(zhǎng)壽高爐,也是以爐缸壽命為評(píng)價(jià)的。長(zhǎng)壽命為國(guó)也是以爐缸壽命為評(píng)價(jià)的。長(zhǎng)壽命為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和節(jié)能減排做出了巨大的貢獻(xiàn)。但發(fā)展不平衡民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和節(jié)能減排做出了巨大的貢獻(xiàn)。但發(fā)展不平衡,還有很多高爐達(dá)不到設(shè)計(jì)壽命還有很多高爐達(dá)不到設(shè)計(jì)壽命,甚至不斷發(fā)生爐缸燒穿事甚至不斷發(fā)生爐缸燒穿事故，給企業(yè)安全、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)帶來(lái)嚴(yán)重的損失。結(jié)合國(guó)內(nèi)外故，給企業(yè)安全、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)帶來(lái)嚴(yán)重的損失。結(jié)合國(guó)內(nèi)外高

3、爐爐缸燒穿的實(shí)際，提出延長(zhǎng)高爐爐缸壽命結(jié)構(gòu)上的一高爐爐缸燒穿的實(shí)際，提出延長(zhǎng)高爐爐缸壽命結(jié)構(gòu)上的一些的問(wèn)題，與同仁共同討論些的問(wèn)題，與同仁共同討論。1.高爐壽命的現(xiàn)狀高爐壽命的現(xiàn)狀高爐名高爐名爐容爐容/m3 開(kāi)停爐時(shí)間開(kāi)停爐時(shí)間 利用系數(shù)利用系數(shù) t/(m3d) 壽命壽命 年年 一代爐役產(chǎn)鐵量一代爐役產(chǎn)鐵量 t/m3 巴西巴西Tubarao廠廠1號(hào)號(hào) 4415 1983.11.302012.4.18 2.09 28. 4 21272 寶鋼寶鋼3號(hào)高爐號(hào)高爐 4350 1994.9.20.2013.9.1 2.27 1915700 興澄特鋼興澄特鋼1號(hào)高爐號(hào)高爐 450 2002.9.10.仍在

4、生產(chǎn)仍在生產(chǎn) 3.72 13679 表表1 國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)壽高爐典范國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)壽高爐典范高爐壽命的現(xiàn)狀高爐壽命的現(xiàn)狀: 高爐爐缸燒穿事故頻發(fā)高爐爐缸燒穿事故頻發(fā) a. 炭磚質(zhì)量不好炭磚質(zhì)量不好, b. 施工質(zhì)量差施工質(zhì)量差, c. 冶煉強(qiáng)度過(guò)高冶煉強(qiáng)度過(guò)高, d. 有害雜質(zhì)超標(biāo)。有害雜質(zhì)超標(biāo)。筆者認(rèn)為筆者認(rèn)為： e. 爐缸結(jié)構(gòu)不佳也應(yīng)是主要原因之一爐缸結(jié)構(gòu)不佳也應(yīng)是主要原因之一。2.爐缸爐殼結(jié)構(gòu)爐缸爐殼結(jié)構(gòu)2.1.高爐爐缸殼體沒(méi)有收角高爐爐缸殼體沒(méi)有收角,缸炭磚上浮，磚縫變大，鉆鐵、缸炭磚上浮，磚縫變大，鉆鐵、鋅。鋅。2.2.收縮位置在風(fēng)口段下方，太高收縮位置在風(fēng)口段下方，太高 ，同樣上浮，磚縫變大，

5、同樣上浮，磚縫變大，鉆鐵、鋅。鉆鐵、鋅。有的認(rèn)為主要原因是：有的認(rèn)為主要原因是：一批一批1080高爐爐由高爐爐由750厚爐襯高爐演變而來(lái)，沒(méi)有收角厚爐襯高爐演變而來(lái)，沒(méi)有收角,缸炭磚上浮缸炭磚上浮,炭磚炭磚550mm厚厚,2年燒穿或大修年燒穿或大修一批一批1780高爐爐殼收縮位置太高高爐爐殼收縮位置太高,開(kāi)爐不久炭磚溫度開(kāi)爐不久炭磚溫度升高升高,不采取措施即燒穿不采取措施即燒穿3 爐缸炭磚磚襯結(jié)構(gòu)爐缸炭磚磚襯結(jié)構(gòu) 1. 炭磚厚度：炭磚厚度： 550mm太薄，建議環(huán)炭太薄，建議環(huán)炭1000mm，爐底，爐底2000mm2.大塊炭磚砌筑的爐缸環(huán)炭應(yīng)消除水平通縫大塊炭磚砌筑的爐缸環(huán)炭應(yīng)消除水平通縫3.

6、堅(jiān)持好傳熱的順序堅(jiān)持好傳熱的順序 . 爐底由下至上爐底由下至上,導(dǎo)熱系數(shù)由大至小導(dǎo)熱系數(shù)由大至小 . 環(huán)炭由冷面至熱面環(huán)炭由冷面至熱面,導(dǎo)熱系數(shù)由大至小導(dǎo)熱系數(shù)由大至小 . 消除中間熱阻層消除中間熱阻層4.高度關(guān)注炭搗料的材質(zhì)與施工質(zhì)量高度關(guān)注炭搗料的材質(zhì)與施工質(zhì)量大小炭磚復(fù)合砌筑的鞍鋼大小炭磚復(fù)合砌筑的鞍鋼10高爐高爐,生產(chǎn)生產(chǎn)14年年,單位爐容產(chǎn)鐵單位爐容產(chǎn)鐵10117t,2008.11.金觸危機(jī)停下來(lái)金觸危機(jī)停下來(lái),實(shí)際還可生產(chǎn)幾年實(shí)際還可生產(chǎn)幾年2002年投產(chǎn)的年投產(chǎn)的450小高爐缸結(jié)構(gòu)小高爐缸結(jié)構(gòu),己生產(chǎn)了己生產(chǎn)了13年年,單位爐容產(chǎn)鐵單位爐容產(chǎn)鐵13679t,現(xiàn)現(xiàn)仍在生產(chǎn)仍在生產(chǎn)一

7、座從爐底板開(kāi)始爐殼收縮和大小炭塊復(fù)合砌筑的高爐一座從爐底板開(kāi)始爐殼收縮和大小炭塊復(fù)合砌筑的高爐4.冷卻水與冷卻器結(jié)構(gòu)冷卻水與冷卻器結(jié)構(gòu) 冷卻水質(zhì)冷卻水質(zhì)：水是最好耐火材料，這話不錯(cuò)，但應(yīng)用得好應(yīng)變成軟水或除水是最好耐火材料，這話不錯(cuò)，但應(yīng)用得好應(yīng)變成軟水或除鹽水鹽水 2. 冷卻壁與冷卻比表面冷卻壁與冷卻比表面 建議冷卻壁結(jié)構(gòu)其冷卻比表面大于建議冷卻壁結(jié)構(gòu)其冷卻比表面大于1.0 高爐高爐 冷卻壁方式及進(jìn)出口管數(shù)冷卻壁方式及進(jìn)出口管數(shù) 管徑與管間距管徑與管間距 冷卻比表面積冷卻比表面積 鞍鋼鞍鋼3高爐高爐 1代代 立式，立式， 4進(jìn)進(jìn)4出出, 寬寬1040mm 50mmx260mm 0.604 寶

8、鋼寶鋼3高爐高爐, 1代代 臥式臥式, 10進(jìn)進(jìn)10出出, 高高1450mm 60.3mmx145mm 1.31 寶鋼寶鋼3高爐高爐, 2代代 臥式, 10進(jìn)10出, 高1600mm 70mmx160mm1.374 寶鋼寶鋼4高爐高爐, 1代代 立式，立式， 4進(jìn)進(jìn)4出出, 寬寬920mm兩段銅壁兩段銅壁50mmx230mm 0.683 寶鋼寶鋼4高爐高爐, 2代代 臥式臥式, 10進(jìn)進(jìn)10出出, 高高1600mm 70mmx160mm 1.374 表表2 鞍鋼鞍鋼3號(hào)和寶鋼號(hào)和寶鋼3、4號(hào)高爐冷卻壁及冷卻比表面的比較號(hào)高爐冷卻壁及冷卻比表面的比較冷卻水與冷卻器結(jié)構(gòu)冷卻水與冷卻器結(jié)構(gòu)寶鋼寶鋼3

9、高爐的冷卻比表面積是寶鋼高爐的冷卻比表面積是寶鋼4高爐第一代、鞍鋼高爐第一代、鞍鋼3高爐第一代的兩倍多高爐第一代的兩倍多,表明爐缸鑄鐵冷卻壁的冷卻比表面積表明爐缸鑄鐵冷卻壁的冷卻比表面積0.6以上是不夠的以上是不夠的,寶鋼寶鋼4高爐第一代也只高爐第一代也只運(yùn)行運(yùn)行9年，應(yīng)當(dāng)說(shuō)明了這一點(diǎn)年，應(yīng)當(dāng)說(shuō)明了這一點(diǎn),同樣某同樣某5800高爐爐缸冷卻壁冷卻比表面積即使高爐爐缸冷卻壁冷卻比表面積即使做到做到0.98,雖不斷增加水量但環(huán)炭溫度仍難于控制雖不斷增加水量但環(huán)炭溫度仍難于控制,因此建議學(xué)寶鋼因此建議學(xué)寶鋼3高爐做到高爐做到1.3以上，宏觀上的低水量以上，宏觀上的低水量,微觀上的高冷強(qiáng)，微觀上的高冷強(qiáng)

10、，臥式冷卻壁既保證了爐殼開(kāi)孔處的強(qiáng)度臥式冷卻壁既保證了爐殼開(kāi)孔處的強(qiáng)度,又均勻了冷卻水溫，寶鋼又均勻了冷卻水溫，寶鋼4高爐第一高爐第一代不單爐缸環(huán)炭溫度不能受控代不單爐缸環(huán)炭溫度不能受控,壓漿還造成爐殼變形，因此，第二代果斷地采壓漿還造成爐殼變形，因此，第二代果斷地采用了寶用了寶3高爐的結(jié)構(gòu)，應(yīng)為成功的經(jīng)驗(yàn)。高爐的結(jié)構(gòu)，應(yīng)為成功的經(jīng)驗(yàn)。寶鋼寶鋼4高爐爐缸第一代用了高爐爐缸第一代用了2段銅冷卻壁段銅冷卻壁,實(shí)踐說(shuō)明爐缸用銅冷壁沒(méi)達(dá)到長(zhǎng)壽實(shí)踐說(shuō)明爐缸用銅冷壁沒(méi)達(dá)到長(zhǎng)壽的目的，在此再次建議若非要采銅冷壁的目的，在此再次建議若非要采銅冷壁, ”濕區(qū)濕區(qū)”也不宜采用鉆孔機(jī)加工銅冷也不宜采用鉆孔機(jī)加工銅冷

11、卻壁卻壁,每塊冷卻壁每塊冷卻壁12-16個(gè)焊接孔個(gè)焊接孔,在爐內(nèi)受各種應(yīng)力一旦開(kāi)焊滲水在爐內(nèi)受各種應(yīng)力一旦開(kāi)焊滲水,將造成惡將造成惡性事故性事故,宜用鑄銅冷卻壁宜用鑄銅冷卻壁,爐內(nèi)壁體上無(wú)焊接孔。爐內(nèi)壁體上無(wú)焊接孔。接近接近20m直徑的爐殼內(nèi)直徑的爐殼內(nèi),每每1.6m高度上安裝臥式排列高度上安裝臥式排列20塊冷卻壁，較好地做塊冷卻壁，較好地做到了每塊冷卻壁到了每塊冷卻壁10進(jìn)進(jìn)10出的冷卻水管出的冷卻水管,冷卻表面是當(dāng)今冷卻壁結(jié)構(gòu)爐缸最大冷卻表面是當(dāng)今冷卻壁結(jié)構(gòu)爐缸最大的的,雖然水量偏小但流速達(dá)到雖然水量偏小但流速達(dá)到1.8-2.0m/s，是可滿足要求的。，是可滿足要求的。上述所謂上述所謂”冷

12、卻比表面積冷卻比表面積”與爐缸外面噴淋冷卻、夾殼式冷卻方式不同與爐缸外面噴淋冷卻、夾殼式冷卻方式不同,我國(guó)我國(guó)行業(yè)內(nèi)是用冷卻水管外周長(zhǎng)再除管間距行業(yè)內(nèi)是用冷卻水管外周長(zhǎng)再除管間距,即冷、熱表面都計(jì)算進(jìn)去了即冷、熱表面都計(jì)算進(jìn)去了,與前兩與前兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較應(yīng)除以種結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較應(yīng)除以2才可相比。才可相比。用此例來(lái)討論當(dāng)今爐缸冷卻壁的優(yōu)化問(wèn)題用此例來(lái)討論當(dāng)今爐缸冷卻壁的優(yōu)化問(wèn)題 冷卻水與冷卻器結(jié)構(gòu)冷卻水與冷卻器結(jié)構(gòu)3.冷卻水量與水速冷卻水量與水速1)保證保證2.00.2m/s,這是生產(chǎn)中驗(yàn)證了的這是生產(chǎn)中驗(yàn)證了的 2)水速和冷卻比表面積都做達(dá)到要求水速和冷卻比表面積都做達(dá)到要求,水量就確定了，閉路

13、循環(huán)是省水的，但循環(huán)用水水量就確定了，閉路循環(huán)是省水的，但循環(huán)用水不省電。不省電。 3) 此時(shí)如再采用分段式冷卻此時(shí)如再采用分段式冷卻,總水量是增加的總水量是增加的,這就應(yīng)優(yōu)化匹配這就應(yīng)優(yōu)化匹配 4)寶鋼同志對(duì)臥式冷卻與豎排立式冷卻壁達(dá)到同樣水流密度的比較寶鋼同志對(duì)臥式冷卻與豎排立式冷卻壁達(dá)到同樣水流密度的比較 , 4.0m/s水速其系水速其系統(tǒng)要整體升級(jí)統(tǒng)要整體升級(jí) 臥式冷卻壁臥式冷卻壁立式冷卻壁立式冷卻壁 立式冷卻壁立式冷卻壁 爐缸水量爐缸水量 (t/h) 1380 4250 6250 水管流速水管流速 (m/s)2.72 2.72 4.0 水流密度水流密度(t/m.h) 119 81 1

14、19 比表面積比表面積 1.19 0.75 0.75 表表3 臥式冷卻壁與立式冷卻壁的比較臥式冷卻壁與立式冷卻壁的比較冷卻水與冷卻器結(jié)構(gòu)冷卻水與冷卻器結(jié)構(gòu) 4 熱流強(qiáng)度熱流強(qiáng)度: 武鋼生產(chǎn)中規(guī)定他們的熱強(qiáng)度如下武鋼生產(chǎn)中規(guī)定他們的熱強(qiáng)度如下 爐缸熱流強(qiáng)度報(bào)警值爐缸熱流強(qiáng)度報(bào)警值29.3MJ/m2.h（7000 kcal/m2.h）；）； 爐缸熱流強(qiáng)度警戒值爐缸熱流強(qiáng)度警戒值37.67MJ/m2.h（9000 kcal/m2.h）；）； 爐缸熱流強(qiáng)度事故狀態(tài)爐缸熱流強(qiáng)度事故狀態(tài)50.23MJ/m2.h（12000 kcal/m2.h）；）； 熱流強(qiáng)度超過(guò)報(bào)警值后必須采取措施把熱流強(qiáng)度降低到安全范

15、熱流強(qiáng)度超過(guò)報(bào)警值后必須采取措施把熱流強(qiáng)度降低到安全范圍以內(nèi)。圍以內(nèi)。 美國(guó)美國(guó)Cary廠廠14號(hào)高爐爐缸燒穿時(shí)撿測(cè)到的熱流強(qiáng)度約號(hào)高爐爐缸燒穿時(shí)撿測(cè)到的熱流強(qiáng)度約12880w/m2 .h5.關(guān)于死鐵層深度關(guān)于死鐵層深度 死鐵層深度為爐缸直徑死鐵層深度為爐缸直徑20%不宜繼續(xù)加深不宜繼續(xù)加深,有不少實(shí)例證明有不少實(shí)例證明,過(guò)深不一定使?fàn)t過(guò)深不一定使?fàn)t缸長(zhǎng)壽和減少象腳侵蝕，目標(biāo)是希望爐缸形成鍋底型侵蝕才能長(zhǎng)壽。如某缸長(zhǎng)壽和減少象腳侵蝕，目標(biāo)是希望爐缸形成鍋底型侵蝕才能長(zhǎng)壽。如某1250m3高爐高爐,死鐵層設(shè)置為死鐵層設(shè)置為2800mm,無(wú)陶瓷杯壁，按爐缸直徑無(wú)陶瓷杯壁，按爐缸直徑20%應(yīng)當(dāng)是應(yīng)當(dāng)

16、是1600mm,開(kāi)爐開(kāi)爐4.5年因鋅害環(huán)炭溫度升至年因鋅害環(huán)炭溫度升至1080,被迫停爐大修爐缸被迫停爐大修爐缸,結(jié)果爐缸結(jié)果爐缸侵蝕最嚴(yán)重的處僅剩侵蝕最嚴(yán)重的處僅剩280mm,且從陶瓷墊表面上移了且從陶瓷墊表面上移了1400mm左右左右,也就是說(shuō)也就是說(shuō)加深的死鐵層不但沒(méi)起好作加深的死鐵層不但沒(méi)起好作,反而造爐底溫度過(guò)低，炭磚中占入大量反而造爐底溫度過(guò)低，炭磚中占入大量Zn,形成形成Zn板板,將爐底板平均抬高。建議再實(shí)踐幾年將爐底板平均抬高。建議再實(shí)踐幾年,并提出幾個(gè)討論題：并提出幾個(gè)討論題：1). 死鐵層加得過(guò)深后死鐵層加得過(guò)深后,鐵水高靜壓力與鐵水滲炭速度的影響，鐵水高靜壓力與鐵水滲炭速

17、度的影響，2). 死鐵層加深理論上說(shuō)減少環(huán)流和實(shí)踐的證據(jù)有待再探討，死鐵層加深理論上說(shuō)減少環(huán)流和實(shí)踐的證據(jù)有待再探討，3). 過(guò)去高爐多為單鐵口高爐和大渣量冶煉過(guò)去高爐多為單鐵口高爐和大渣量冶煉,為了怕兩次鐵間風(fēng)壓升高為了怕兩次鐵間風(fēng)壓升高,而逐漸提高到而逐漸提高到20%爐缸直徑的死鐵層深度爐缸直徑的死鐵層深度,而當(dāng)前多數(shù)高爐為多鐵口而當(dāng)前多數(shù)高爐為多鐵口,出鐵間隔短或無(wú)間隔出鐵出鐵間隔短或無(wú)間隔出鐵,其環(huán)流路經(jīng)和速度都發(fā)生變化其環(huán)流路經(jīng)和速度都發(fā)生變化,直得重新分直得重新分析，析，4). 死鐵層過(guò)深對(duì)形成鍋底形爐缸侵蝕有利與否死鐵層過(guò)深對(duì)形成鍋底形爐缸侵蝕有利與否,對(duì)鐵口深度的維護(hù)有對(duì)鐵口深度的維護(hù)有利與否也值得探討。利與否也值得探討。5) ). 死鐵層過(guò)深死鐵層過(guò)深,爐缸下部磚襯溫低爐缸下部磚襯溫低,Zn等易富積在磚縫中等易富積在磚縫中,進(jìn)而引發(fā)爐進(jìn)而引發(fā)爐底板上翹底板上翹某某1250爐子死鐵層爐子死鐵層2.0m(23%),開(kāi)爐三年?duì)t底板上翹開(kāi)爐三年?duì)t底板上翹180mm左右左右,冒煤氣嚴(yán)重冒煤氣嚴(yán)重結(jié)語(yǔ)結(jié)語(yǔ) 1 筆者應(yīng)中小高爐年會(huì)的要求筆者應(yīng)中小高爐年會(huì)的要求,為實(shí)現(xiàn)高爐爐為實(shí)現(xiàn)高爐爐缸高壽命缸高壽命,僅在爐缸結(jié)構(gòu)上就近年生產(chǎn)中遇僅在爐缸結(jié)