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延长高炉寿命的对策

2013年07月02日 10:07耐火材料网xxb

中国耐火材料网

    中国高炉炼铁生产技术虽然取得了明显的进步,但钢铁企业高炉长寿和生产安全方面的问题日益突出。据不完全统计,2012年,中国有10座高炉炉缸出现问题,以致烧穿;国外近年也有10余座高炉(炉缸直径大于9m)出现炉缸问题,经济损失巨大。此外,中国钢铁企业炼铁风温与能效水平与国际先进水平仍有一定差距,企业之间热风温度差距较大,使能源利用效率降低,影响了中国炼铁工序能耗和成本的降低。2012年底召开的全国高炉长寿与高风温技术研讨会上,中国炼铁行业的设计、应用方面的专家从设计、关键设备与材料选择、施工和操作维护等方面系统总结交流了国内外高炉长寿技术和高风温技术的成功经验,分析研究高炉长寿技术和高风温技术应解决的突出问题与发展趋势,对于高炉炉缸炉底的损坏机制分析、长寿炉缸炉底结构设计、长寿关键要素的分析和对策、热风炉实现高风温的方法及其关键技术等热点问题,进行了探讨。

    对炉缸损坏机制判断比较统一,当前追求高冶炼强度和原燃料质量下降是中国高炉生产问题频出的重要原因之一。

    中冶赛迪工程技术股份有限公司炼铁专家项钟庸认为:高炉长寿是炉体结构、材料、设备、管理、操作维护等方面综合匹配的效果。提高炉底炭砖致密程度-高导热性及抗渣铁侵蚀性、提高炉身冷却壁的冷却能力、控制炉缸侧壁和炉底的冷却、优化侧壁温度管理、改善炉料分布等才能达到延长高炉的寿命。为了防止炉缸事故以及采取最佳的综合措施,力求提高操作技术,保护炉缸侧壁的护炉、防止铁水环流对侧壁的冲刷,防止未还原的炉料进入炉缸,防止不饱和碳素的铁水与炭砖接触,结合铁口使用方法和冷却强度保持炉缸部位的黏滞层,极力抑制炉缸部位炭砖的侵蚀,这是炼铁企业必须重视和做到的重要环节。项钟庸强调,只有深入研究了炉内现象,才能更好地找到解决高炉炉缸长寿的有效方法。

    北京科技大学王筱留认为:炉缸破损的本质是铁水环流对砖衬的冲刷和未饱和铁水对炭砖的溶蚀。任何防止环流的破坏作用的措施都是可行的。它们是否能起到应有的作用,取决于设计、材质、筑炉和生产等诸多因素。冷却很重要,大水量小温差、大水量大温差是操作习惯,不是决定问题的本质。①冷却器内水速是重要因素之一;②冷却水管排列尽可能消灭死区是重要因素之一;③保证冷却发挥作用,要消除水垢、气隙;④靠冷却炭砖(工作表面)生成凝固层是人们的想象,生产中是不可能的。大修拆炉炭砖表面的凝固物是在炉缸冷却后形成的。生产中是黏滞层(含石墨或N、C化合物的黏度很高的铁液)。

    分析发现,国内发生炉缸、炉底烧穿事故的高炉几乎全部为炭砖炉缸、炉底结构,炉底大多数采用了水冷或风冷。有3座高炉采用压浆方法不佳,促进了炉缸烧穿。

    国内以武钢宋木森教授、吴启常大师为首的一大批专家,认为当前炉缸问题的主要矛盾是炉缸炭砖质量不能满足高炉长寿的要求,炉缸问题主要是在炭砖质量上,因此提出要大幅度提高炭砖质量,研发新的炉缸耐材,比如炭复合砖、高含铝的自保护炭砖等设想。

    吴启常教授认为,高炉冶炼的强化程度对于炉缸寿命的影响是不容忽视的,下一步的工作重点将是高冶炼强度操作条件下的高炉炉缸侧壁的长寿问题。炉缸长寿的关键在于耐火材料质量的突破。从延长炉缸侧壁 "象脚型"侵蚀区域寿命的角度出发,理想的耐火材料应同时具备如下性能:一是导热率和微孔指标达到当前微孔或超微孔炭砖的水平;二是抗铁水溶蚀指数达到陶瓷杯材料的水平。其途径有二:一是在炭基材料的基础上加入金属铝粉,在高温焙烧条件下形成碳化铝(Al3N4),可以大幅度提高炭砖的抗铁水熔蚀和冲刷能力。德国SGL公司走的就是这条路。他们生产的9RD-N超微孔炭砖,铁水熔蚀指数达到了很低的水平。全天出铁强度最高(>4000t/d)的沙钢5800 m3炉缸侧壁所使用的就是这种炭砖;二是在Al2O3材料的基础上,加入C、Si和其他金属粉末,使之在高温焙烧条件下形成金属碳化物,其产品不仅具有较高导热率和较好的微孔指标,而且也具有良好的抗铁水熔蚀指数,河南五耐、安耐克以及其他耐火材料企业正在走这条路。北京瑞尔非金属材料公司则提出了双向错台陶瓷垫和炉缸侧壁隔热夹层的使用技术方案,为实现高炉炉缸长寿进行新的尝试。

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