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高炉炉缸长寿措施分析[铸造][铸造厂][铸件][不锈钢][锈钢]

来源:未知 佚名 2018-04-19 浏览
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  高炉因炉缸长寿出现问题而被迫采取护炉措施,会增加高炉操作的难度,还会劣化高炉经济技术指标,对企业的总体生产秩序和经济效益都将产生重大影响。近几年,国内高炉炉缸烧穿事故频发,多数大高炉寿命只有10年左右,有的甚至更低。因此,高炉炉缸长寿仍然是制约我国炼铁生产的一个重要环节。

  炉缸侵蚀多样且原因各异

  高炉炉缸侵蚀类型主要分为蘑菇状侵蚀、象脚状侵蚀、锅底状侵蚀、宽脸状侵蚀和局部漏斗状侵蚀。其中,蘑菇状侵蚀、象脚状侵蚀和漏斗状侵蚀属于炉缸的异常侵蚀,出现长寿问题的炉缸主要表现为这3种侵蚀形状。长寿高炉炉缸通常表现为锅底状或宽脸状侵蚀。蘑菇状、象脚状侵蚀在炉底一般相对较轻,而在炉缸侧壁侵蚀相对较重。锅底状、宽脸状侵蚀在炉底一般相对较重,而在炉缸侧壁相对较轻。漏斗状侵蚀为炉缸局部异常侵蚀,投产后不久即出现炉缸长寿问题的高炉多表现为此种侵蚀。通常情况下,炉缸的侵蚀形状与冷却强度、入炉原燃料质量、鼓风动能、炉缸中心死焦堆透液性、高炉冶炼强度等有关。

  高炉炉缸出现异常侵蚀的原因主要包括:炉缸结构设计不合理,耐材质量不达标,施工质量差,原燃料质量差,有害元素(锌、碱金属、铅等)入炉量严重超标,基本制度不合理,烘炉时间不足和开炉达产过快,日常检测、维护和护炉措施不到位等。若存在一个或多个这样的因素时,高炉炉缸就会出现长寿问题。

  延长炉缸寿命须全面调控

  高炉炉缸能否长寿,主要是3个因素的综合作用:一是设计施工,这是长寿的基础;二是生产期间的操作;三是监测和维护。而且高炉炉缸长寿工作是一项系统工程,涉及到的环节多,任何一个环节出现问题都可能给炉缸长寿造成致命的损害。因此,高炉炉缸长寿要从基础做起,全面调控。

  炉缸死铁层设计。小高炉炉缸直径小,上部料柱的压力较小,鼓风动能大,死焦堆容易浮起,渣铁环流较弱;大高炉则与小高炉正好相反,炉缸活跃性相对较差,死焦堆容易沉着在炉底,渣铁环流较强。因此,大、小高炉死铁层深度是有差别的。小高炉死铁层深度一般按炉缸直径的20%来设计,大高炉按炉缸直径的25%~30%设计比较合适,如原燃料质量差,还可设计得深些。国内外部分大高炉死铁层深度见附表。有观点认为:随死铁层深度增加,环炭和炉底炭砖交界部位的炭砖所受的铁水静压力会增加,从而会加剧象脚状、蘑菇状侵蚀。但静压力增加的影响要比铁水环流的影响小得多,所以,降低铁水环流才是控制象脚状、蘑菇状侵蚀的根本。

  炉缸结构设计及耐材材质选择。国内高炉炉底一般采用大块炭砖平砌,最下层采用石墨炭砖,向上依次采用1层半石墨砖+2层超微孔炭砖或1层半石墨砖+1层微孔炭砖+1层超微孔炭砖等结构形式。国内高炉炉缸环炭主要采用大块炭砖和小块炭砖两种结构形式,均有很好的长寿业绩。UCAR炭砖是高导热的设计理念,但近年国内多座使用UCAR炭砖的高炉出现了炉缸长寿问题,原因是对设计理念认识不深,炉缸结构设计不合理,相关配套设施不匹配,忽视施工质量。对于大高炉炉底,厚度可适当减薄,大高炉炉底炭砖总厚度控制在1.2m~1.6m较为合适,确定炉底炭砖厚度还应参考原燃料条件、炉缸直径大小等因素。

  炉缸冷却壁与炉壳之间25mm~30mm的缝隙按传统设计一般采用无水绝热浇注料填充,以利于炉缸保温。实际上,炉缸损失的热量大部分由炉缸冷却水带走,通过炉壳散发的热量很少。从高炉长寿的角度出发,应用无水高导热浇注料代替无水绝热料,以备炉缸出现异常侵蚀时,增加炉壳喷水提高冷却强度之用。

  炉缸冷却系统设计。冷却系统的冷却能力要与炉缸耐材相匹配,冷却壁的综合导热系数要大于炉缸耐材砌体的导热系数。对于大块炭砖炉缸,采用优质光面灰铸铁冷却壁(基体导热系数34W/(m·K))即可满足要求。而如果冷却壁内砌UCAR炭砖的NMD砖(导热系数40W/(m·K)~60W/(m·K)),在铁水环流侵蚀比较严重的炉缸2、3段冷却壁部位,选用导热系数更高的轧制铜(导热系数360W/(m·K))或铸铜(基体导热系数300W/(m·K))冷却壁更合理些。

  炉缸冷却壁的设计要满足冷却壁的冷却比表面积(冷却壁的冷却比表面积=冷却水管外径之和/冷却壁宽度)大于1的要求,宝钢及国外一些长寿高炉炉缸冷却壁的冷却比表面积往往达到1.20以上。冷却水管的设计要尽量做到细管密排,这样既有利于提高冷却效果,又有利于在相同冷却强度的情况下大大节省水量。

  采用软水或纯水冷却的大高炉炉缸冷却壁,壁体温度和冷却水的温差应保持在5℃以内。炉缸冷却水量的大小主要以冷却水速的大小为调整依据,只要能满足炉缸、炉底冷却水速在2.0m/s以上既可。

  施工质量。为保证施工质量,炉缸砌筑应尽量避免冬季施工;实在避不开冬季施工,耐材和施工现场要采取提温措施。大块炭砖结构的炉缸,炭砖的吊运尽量采用吸盘,不要用卡孔;炭砖表面的测温电偶孔开槽尽量要小,捣料要实;炭素捣料层要严格按施工规范进行捣打,铺料前要将环缝清理干净,铺料厚度要均匀,铺完料要找平,每次铺料厚度控制不超过100mm,且捣打后的体积压缩率要确保在40%以上,密度取样均应达到1.65g/cm3以上。UCAR环炭炉缸结构的砖缝较多,应严格按照UCAR砖施工规范砌筑。

  烘炉质量。烘炉时应减小冷却壁的水量,力争使冷却壁温度达到60℃。大块环炭炉缸的冷却壁与炭砖间的捣料层以焦油、沥青为结合剂,因焦油的固化温度高,捣料层在一代高炉生产中不会固化,可以保持较好的柔软性,吸收炭砖的膨胀压力,因此,烘炉时捣料层不必达到太高的温度。UCAR砖之间靠炭素胶泥受热固化后形成的碳键结合成一个整体。炭素胶泥固化需首先加热至100℃保温4小时,接着在120℃~130℃保温16小时。

  降低渣铁环流侵蚀。渣铁环流侵蚀是导致炉缸象脚状、蘑菇状异常侵蚀最主要的原因,应采取以下措施:一是高炉控制合适的冶炼强度。实践表明,冶炼强度与炉缸侵蚀具有明显的正相关性。二是活跃炉缸,减小中心死焦堆。三是维持规整炉型,避免炉缸堆积,谨慎采用萤石、锰矿洗炉。四是控制合理的渣铁流速和铁口深度,实现均衡稳定出铁。

  控制碱金属、锌等在高炉内的循环富集。高炉内的碱金属主要通过炉渣排出炉外,通过适当增加渣量、降低炉渣碱度和炉温,可实现有效排碱。锌主要通过高炉煤气排出炉外,通过适当发展中心气流,控制高炉布袋灰和转炉污泥等高锌料的配加,可有效降低锌在高炉内的循环富集。

  加强炉缸监测,及时采取护炉措施。建立全面的炉缸长寿监控体系,对炉缸炭砖温度、炉缸冷却壁温度、炉壳温度、炉缸水温差等进行动态跟踪监测。炉缸出现长寿问题时,采取以下护炉措施:一是配加钛矿等含钛矿物护炉,采用高钛球护炉更为合理,铁水含钛量控制在0.100%~0.200%。二是加强炉缸冷却,炉壳或冷却壁温度升高时,采取外部喷水冷却。三是调整下部送风制度。四是进行炉缸灌浆,降低气隙热阻,在开炉半年或一年内就应开始进行灌浆维护,灌浆孔处压力一般控制在不大于10kg/cm2。五是休风凉炉,凉炉时间要以热流强度回到警戒值以下为原则,复风时要将危险部位对应的部分风口堵上。

  总之,炉缸长寿是综合技术的集成,是包括设计、采购、施工、烘炉、操作、检测、维护等多环节的系统工程。炉缸的设计要遵循传热理论,增加死铁层的深度是趋势。耐材的采购不能盲目追求低成本,要把质量放在第一位,做好进厂检测和验收。施工必须严格按规范进行,做到检查到位。原燃料质量要与炉容有效对应,要高度重视焦炭质量。高炉操作下部要吹活中心,上部要控制较少的中心焦量。另外,要定期检验有害元素含量,严格控制入炉量。炉缸要形成动态的侵蚀模型,做到有效监控、及时护炉。

  

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