柳钢高炉低耗、长寿技术及应用与探讨.pdfVIP

柳钢高炉低耗、长寿技术的应用与探讨 陆寿先 (柳州钢铁股份有限公司炼铁厂) 摘要介绍柳钢高炉陶瓷杯技术的应用实践与存在的问题，探讨低耗、长寿高炉的炉底结构。 关键词高炉陶瓷杯炉壳开裂研究与探讨 柳钢老5号高炉(425m3)是柳钢首次在该炉上应用了炉缸陶瓷杯、无料钟炉顶、球式热风炉、炉身模块结 构、皮带上料等技术， 设计一代炉龄12年。同样的技术应用在柳钢新建或技术改造的高炉上。自2001年10 身仝冷却壁结构技术，这些技术此后推广应用到所有1000m3级以上高炉。 l柳钢高炉现状 老5。炉在投产后不久出现炉身中下部冷却壁部分损坏和炉壳开裂现象，之后对炉壳挖补修复，在损坏的冷 却罐处加装冷却模块或冷却棒，并对炉身进行过喷补。在投产后3年半，渣Ej下方炉壳裂开一条缝，进行过焊 号炉(1250m3)，在投产后两年左右，几乎都是从铁[J框边开始开裂，并向下、向上延伸，最长的往下延伸到炉 底水冷管位置，向上延伸到炉腹区。而3号炉(750m3)则在铁口以外炉缸区域炉壳出现开裂。由此可见，影响 高炉寿命的薄弱环节主要集中在炉缸炉底区域。从2001年到2008年，柳钢在新建和改建的高炉中，有5座高 炉发生炉壳开裂现象。 炉壳开裂主要有两种情况，一种是炉身巾下部开裂，另一种是炉缸炉底区域开裂。炉身开裂主要发生在5 号、6号、老5号高炉，其开裂的原因基本足冈为冷却瞳损坏后造成局部冷却强度下降，受热应力引起炉壳钢 板疲劳过度造成的。当局部冷却条件得到改善后，其开裂现象得到控制，如老5号高炉。炉缸炉底开裂情况比 较复杂。从近年新投产的高炉生产过程跟踪发现，在投产后1到2年，多数高炉都发生风口上翘现象。投产后 两年左右发生炉缸区域炉壳开裂的育3座，投产后3-4年炉缸区域炉壳开裂的有2座。最典型的是4号高炉(即 原7号高炉)炉壳开裂【1】。 2原因分析 从柳钢高炉的炉底结构分析，炉底采用满铺炭块，上层为陶瓷杯底，炉缸内环为陶瓷杯壁，外环为模压炭 块或半石墨质炭化硅砖。炉缸陶瓷杯壁材质又以渣线为分界线，渣线以下为刚玉莫来石质，渣线以上为复合棕 刚玉质。老5号高炉炉缸采用刚玉莫来石质的陶瓷杯+国产模压小炭块结构，炉底从上到下为陶瓷杯杯底砖两层、 微孔大炭块一层、半石墨化焙烧炭块一层。风U区域采用复合棕刚玉砖。所有耐火材质都是国产的。 2．1耐火材料选用问题 在设计方面对耐火材料指标提出了相关的要求，但由于在应用新材料方面没有经验，对材料的特性没有充 分了解，对一些关键性指标没有提出具体要求，比如抗碱性、炉渣浸蚀率等指标。所用材料为国产，其产品技 术质量指标的稳定性不够，～些性能并没有达到设计指标要求。(见表l、表2、表3为高炉耐材设计指标参数) 由于陶瓷杯在选材方面没有系统的性能研究，特别足在高炉工况条件下，尤其是在碱金属富集区域的炉缸， 其表现如何将有待于进一步验证。在柳钢的原料条件下，高炉的碱负荷还是比较高的。在风[J区域存在有金属 铅和锌以及钾钠氧化物，可从该区域的砖缝析出检测到以及从高炉风【j溢流物成份分析中得到。由于碱金属的 -196— 富集，对抗碱性差的复合棕刚玉、刚玉莫来石质的陶瓷杯的危害将是致命的。从武钢研究的数据得知，刚玉莫 来石砖进行抗碱后试样的体积膨胀高达12．44％121，足以说明抗碱性指标对高炉耐材选择的重要性。柳钢2号高 炉在投产后两年，大部分风口中套上翘，上翘最最大达150mm以上，这说明炉缸内衬纵向膨胀量是很大的。由 于陶瓷杯杯壁直接与高温渣铁接触，在碱金属的作用下，体积膨胀并且叠加，因而导致纵向膨胀最很大。在炉 缸径向方向上，由于温度梯度影响，陶瓷杯内壁体积膨胀量要大，而陶瓷杯外壁体积膨胀量要小些。陶瓷杯的 径向膨胀景的大小对炉壳产生极大的影响。当耐火砌体的膨胀最大丁炉壳钢板埋性极限时，炉壳钢板将产生不 可逆转的拉伸变形。当膨胀最继续加大达到甚至超过钢板的疲劳强度极限时，炉壳开裂将小可避免。从柳钢4 号、5号、6号炉炉壳开裂现象可以得到验证。 表l (老5q高炉风口区)复合棕刚玉砖理化指标 表2 (老5号高炉)模压小炭块砖理化指标 项月 单位 指标 耐jK强度