高炉炉腹及其以上部位用耐火材料基本形式和发展现状

2018-04-02 11:09:12 瑞沃耐火砖生产厂家 0

  在高炉炉体内衬结构基本形式和发展现状一文中,我们介绍了高炉炉底、炉缸部位用耐火材料的的发展史,从最初的对高炉渣口区域的重视到现在的高炉炉缸、炉底的重视,从最初的粘土耐火砖为主,到现在的半石墨化碳砖、碳化硅砖等复合型耐火砖配合使用,来增加高炉长寿的目标,今天我们就继续高炉内衬之高炉炉腹及其以上部位用耐火材料基本形式和发展现状进行阐述。

  高炉炉腹及其以上部位用耐火材料,由于采用不同的冷却设备和建设单位的不同需求,炉衬结构也有较大差别,主要有以下几种:

  (1) 全冷却炉壁衬结构,内衬使用耐火砖砌筑。

  这种结构不但影响高炉内煤气的正常分布,其本身也是高炉长寿的一大障碍。凸台及水箱由于所处位置特殊,承受的热负荷大,特别是现代高炉实现大喷煤后,由于软熔带的大幅反翘上移,边缘气流更为严重,它们所承受的热负荷也更为巨大,因此很容易损坏,而其一旦损坏,不但内衬市区了支撑,成品脱落,而且还打乱了整个水系统的平衡,导致其他冷却原件的连锁破坏。凸台的损坏将对其冷却壁母体产生极大的连带破坏作用。然而,这种结构可以冷却全部炉壳,热损失少,冷却均匀等优点,故在中小型高炉中还较多采用。

  (2) 砖壁合一(即镶砖冷却壁)炉衬结构,内衬不再砌筑耐火砖。

  砖壁合一,薄壁内衬高炉由于内衬很薄,在实际生产过程中,不管内衬的侵蚀与否,其内型变化不大,设计内型就是高炉一代炉役的操作内型,也就是说,高炉在一代炉役里,其内型是基本不变的。正因为如此,砖壁合一、薄壁内衬结构高炉的内型设计与传统内衬结构高炉的内型有很大不同。对传统高炉而言,由于内衬厚,在实际生产中,内衬侵蚀后其实际工作内型与设计内型有很大差别,设计时炉腹及炉身角相对较大,而真正的最佳内型是在生产后2-4年的实际内型,这时高炉内型的特点是:炉腰扩大、炉身及炉腹角变小、实际高径比相对降低,在这个期间,高炉生产顺兴稳定,容易接受风量,喷煤效果好,焦比低,产量高。因此,砖壁合一、薄壁内衬高炉内型炉腰直径较大,炉腹及炉身角较小,炉身角一般控制在80°-85°,炉腹角一般控制在76°-82°。国外个别高炉及其炉腹角仅为约73°左右。这种结构形式,目前国内1000m3以上高炉普遍采用。

  砖壁合一,薄壁内衬结构的耐火砖砖型一般为非标,直接镶嵌在冷却壁上,镶嵌既可采用冷镶,也可以采用热镶,视具体情况而定。耐火砖高砖高的尺寸一般在150mm-200mm,砖厚一般在100mm-200mm,砖宽一般在100mm-150mm。

  (3) 冷却板为主的炉衬结构,这种结构形式的优点是,对耐火砖砖衬提供高效的冷却,

  有利于支撑砖衬,更换时简单、快捷,当设计成多通道结构可提高冷却效率,采用密集式布置可以增强冷却效果;缺点是热损失大,不能对炉壳提供均匀、全部冷却,高温状态下易弯曲变形,炉壳开孔多、设计复杂,不利于形成稳定的操作炉型,要求匹配高级耐火材料。目前,国内用于3200m3少数高炉和大多数4000m3级特大型高炉。

  炉腹及其以上区域内衬结构发展趋势:

  现代高炉在内衬结构上最大的技术进步就是,砖壁合一薄内衬技术的发展。传统高炉过分倚重内衬,内衬厚度一般在575mm-805mm,个别高炉内衬厚度达900mm以上,而实际长寿效果并不理想。事实上,厚内衬侵蚀分为两个阶段,在高炉生产的初期,内衬热面温度很高,即使导热性很好的耐火砖,由于内衬过后,冷却元件冷却能力不足,热面温度仍很高,不易形成牢固的渣皮,加上不管是采用凸台,还是密集式冷却板,内衬热面相当厚的一部分内衬仍得不到有效支撑,内衬侵蚀脱落很快,我们称为快速侵蚀阶段;当内衬侵蚀到100mm-200mm时,由于冷却作用的逐步加强,结渣挂渣条件得到改善,且这部分的内衬支撑条件相对较好,内衬侵蚀速度减缓,我们称为相对稳定阶段。内衬的寿命,实际上主要是由相对稳定阶段所决定的。再好再厚的内衬,其对高炉长寿的贡献也是有限的,国外高炉在原料条件、操作条件都非常稳定的情况下,内衬寿命一般也只有3-4年;国内的高炉,由于种种原因,原料条件、操作条件以及内衬用耐火材料材质和国外还有相当差距,其内衬的实际寿命更短。

  因此,增加内衬厚度并不能取得明显的长寿效果。事实上,在高炉一代炉役里,炉墙绝大部分时间要靠渣皮来保护,如何形成稳定坚固的渣皮和提高渣皮脱落后快速恢复的能力,才是解决高炉长寿的关键所在。砖壁合一、薄壁内衬技术正是抓住这一核心问题,从热平衡原理入手,通过提高冷却壁本身的换热能力,改进冷却壁结构及其材质,减薄内衬,提高炉墙的结渣、挂渣能力,从而达到延长高炉寿命的目的。

  在欧洲等许多国家,由于原料条件好、操作管理水平高,把砖壁合一、薄壁内衬结构高炉的内衬材料看得并不重,不少砖壁合一、薄壁内衬高炉的内衬仅仅是一层50mm-100mm厚的喷涂耐火材料。但在国内,由于原料条件相对较差,操作管理水平不高,特别在开炉初期,炉况波动大,渣皮不稳定,这时若有一定厚度的耐火砖砖衬对冷却壁的初期保护有利,砖衬虽然寿命不长,但砖衬的材质和结构若选择合理,仍能维持2-3年的寿命,因此国内砖壁合一、薄壁内衬结构高炉一般仍然采用一定厚度的耐火砖砖衬。另外,对于采用部分铜冷却壁的高炉,在铜冷却壁区域也可采用耐火喷涂料直接喷涂的操作形式。 

  以上就是高炉炉腹及其以上部位用耐火材料基本形式和发展现状的简单阐述,从上面我们可以看出高炉的薄壁技术是发展的方向,瑞沃是专业的耐火材料生产厂家,常年为国内外大小型高炉提供耐火材料,如炉缸陶瓷杯用耐火砖、炉腹用耐火砖、炉壳用耐火喷涂料,炉体修复用固化灌注料等等,更多高炉用耐火材料信息尽在瑞沃耐火。

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