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高炉炉底和炉缸用碳砖

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  《高炉炼铁工程设计规范》中提出:高炉炉底宜采用水冷,炉缸、炉底侧壁应设置有效冷却设施,宜采用炉壳开孔少、界面少、容易施工、传热可靠的冷却方式。采用冷却壁方式时应注意冷却壁间及冷却壁与炭砖间的不定形材料的选择和施工方法的选择,防止生产过程中出现气隙,影响炉缸的传热体系工作效应。
 
  炉缸、炉底应采用全碳砖或复合碳砖炉底结构,并应采用优质碳砖砌筑。大型高炉采用碳砖、SiC砖对延长高炉寿命极为重要。在采用铜冷却壁之后,高炉长寿的薄弱环节已从炉身中下部、炉腰、炉腹转移到炉缸部位。所以加大对延长炉缸寿命已成为高炉长寿工作的重点工作。近年来,我国一批高炉出现炉缸水温差升高的现象,甚至烧穿。应当采取综合措施,解决这方面问题。
 
高炉碳砖
 
  风口带宜采用组合砖结构,一般使用刚玉莫来石砖,或棕刚玉砖,也可用热压碳砖NMA或NMD砖。
 
  高炉炉缸侵蚀的原因有:化学侵蚀、水蒸汽的氧化、锌和碱金属、热应力的破坏。
 
  采用高导热性的微孔碳砖,并对炉缸冷却壁实行强化冷却,使渣铁形成凝固的1150℃温度残存于碳砖之中,并要使之远离冷却壁。目前国内外高炉炉缸、炉底结构是有3种基本类型:一为大块碳砖砌筑,炉底设陶瓷垫;二是热压小块碳砖,炉底设陶瓷垫;三是大块或小块碳砖砌筑,炉底设陶瓷杯。上述3种结构形式均有高炉长寿的实践实例。
 
  国内外高炉均已采用高导热碳砖、微孔碳砖和陶瓷垫结构。高喷煤比的高炉,在操作上强调要活跃炉缸中心,又要求炉底中心要保持适当的温度。因此,人们逐渐重视陶瓷垫的阻热作用,也重视陶瓷垫寿命的提高,希望能获得炉底中心温度的适中。
 
  强化冷却形成凝固层理论:在炉缸侧壁采用有高导热的耐火材料[600℃,18.4W/(m·K),20℃,60~80W/(m·K)]。进行强化冷却之后,高导热耐材、低孔隙度就能阻止渣铁的渗透,并具有高抗碱性能,可吸收部分热应力,配有高效的水冷却系统条件下,就能将炉缸的热量迅速地传递给冷却水,将热量带出炉外,可有效地降低炉缸壁的温度梯度,从而在炉缸侧壁炉衬耐材的热面形成一层稳定的凝结保护层(即铁水凝固1150℃以下的等温线,使炉底形成稳定的“铁壳”保护层),抵抗炉缸侧壁的“象脚”侵蚀,进而获得炉缸长寿,其关键是炉缸侧壁的导热能力。这部分选择耐材的重点是导热性、防渗透性和防止发生环形裂纹的优质耐材。对炉缸的维护,是强调发挥冷却的效果,及时对炉缸冷却壁水温差和炉皮温度进行监测,经常对容易形成空隙的部位进行灌浆。
 
高炉碳砖
 
  带炉底冷却的综合炉底是比较合理的结构。在冷却管上有碳捣层,其上面砌上2~3层碳砖。对于不同部位要使用不同性能的碳砖。铁口以下是容易受到严重侵蚀的地方,要用抗渗透性高的微孔碳砖;炉底的最底层要用具有高导热性的碳化硅砖;其他部位是采用普通碳砖或微孔碳砖。对于铁口以下的炉底周边碳砖的长度要增大,以提高其抵抗铁和碱金属对此处的强烈渗透和侵蚀能力;砖与砖之间的缝隙要将宽缝改为细缝(<0.5mm)进行砌筑。
 
  对于有“陶瓷杯”的综合炉底结构,学术上有争议。一些人认为“陶瓷杯”的作用大,应予加强;另一些人认为,“陶瓷杯”在一定时间内会消失掉,碳砖是起主导作用的,在炉缸侧壁也使用高抗铁水渗透和高导热性、高密度的压小碳砖。总体上评述,两种方式各有优缺点,均可实现高炉长寿,经济代价有所差异。
 
  高质量的微孔、超微孔碳砖(高密度的碳化硅砖是在大于1400℃,8小时以上条件下的焙烧)和压小块碳砖得到推广之后,我国高炉寿命得到显著提高。
 
  学术上,对使用小块热压微空碳砖,有不同看法。认为在800℃焙烧温度下,碳砖不能得到炭化,砌筑缝隙大,又使用陶瓷杯,炉缸碳砖没有形成最佳状态,会影响高炉炉缸寿命。
 
  国内大中型高炉基本上是否定了采用炭料捣打炉底,自焙烧制碳砖的工艺技术。

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