我国高炉炉体内衬结构基本形式和发展现状

2018-03-29 11:13:14 0

  我国高炉炉型,由于原燃料条件和操作的改善,由20世纪50年代的较细长型高炉逐步演化成符合原料条件和操作制度的较矮胖炉型发展。随着原料条件和操作水平的进一步改善,高炉炉型技术向矮胖、横向扩大的趋势。

  随着高炉炉膛型的演化,高炉本体结构也有了很大演变。高炉炉体结构的演变,可分为四个阶段:

       第一阶段:20世界50-60年代,渣口以下用光板冷却壁,渣口以上用冷却板。内衬以粘土耐火砖为主,炉底厚度达2700mm-3200mm,炉腰以上内衬厚度为900-1150mm。

  第二阶段:60-70年代,渣口以下采用高铝耐火砖,炉底用碳砖或碳质捣打料加高铝砖加风冷的综合炉底,炉腹砖衬厚度为345mm,炉身为920mm。风口以下采用光板冷却壁,炉腹采用镶砖冷却壁,炉腰、炉身采用镶砖冷却壁,结合支梁式水箱或扁水箱结合支梁式水箱等。

江苏快三  第三阶段:70-80年代,由于高校耐火材料的出现,炉体结构更加符合强化和长寿。但是这一阶段出现了一种盲目采用高级耐火材料的倾向,结果投资大,效果不明显。国外冷却壁虽然出现第二代、第三代,但是国内高炉用耐火材料没有多大的变化。高炉内衬采用了硅线石砖、石墨或半石墨碳砖、氮化硅结合的碳化硅砖等,炉底由水冷代替了风冷。

江苏快三  第四阶段:80年代以后,高炉长寿的矛盾由炉底转移到炉身下部,开始重视炉身下部的寿命。由于炉底采用了石墨化、半石墨化碳砖和高铝耐火砖或铝碳砖配合水冷炉底能够保持一代炉龄甚至更长。所以一代寿命突出的问题出现在炉身下部,因此,为了延长炉身下部寿命,出现了第四代冷却壁、铜冷却壁和冷却板,软水闭路循环冷却等新设备、新工艺等新技术。高炉内衬发生了很大的变化,炉底采用水冷薄炉底,炉底、炉缸采用碳砖、热压碳砖或陶瓷杯砖等;风口、铁口、渣口区域采用组合耐火砖;炉腰、炉身采用碳化硅砖、铝碳砖、Si3N4结合的碳化硅砖等不同部位采用不同材质的耐火材料。镶砖冷却壁由镶高铝耐火砖、粘土砖发展到镶铝碳砖、碳化硅砖或高效耐火捣打料等,不少高炉采用了第三代冷却壁或铜冷却壁,从而进一步提高了一代炉龄寿命。

江苏快三  炉底、炉缸部位的常见结构形式

  炉底、炉缸作为高炉的重要部位,被侵蚀破坏程度是决定高炉大修的关键。20世纪80年代以后高炉炉底、炉缸结构形式变得复杂化。但总体上都采用了以下三种结构形式:水冷碳砖综合炉底、炉缸结构形式、陶瓷杯结构形式、UCAR热压小碳砖结构形式。近几年,也有采用陶瓷杯和热压小碳砖的结构形式。

江苏快三  (1) 水冷碳砖综合炉底、炉缸形式是我国高炉的传统形式,其炉底一般采用多层大块碳砖,炉缸侧壁环切大块碳砖,在炉底碳砖上部和环砌碳砖内侧砌筑一至多层粘土砖和高铝保护转。由于普通粘土砖和高铝砖抗渣铁侵蚀和冲刷能力较差,现代高炉已很少采用这种形式,即使个别高炉采用水冷碳砖综合炉底炉缸形式,一般也采用70高铝砖或75高铝砖,以达到类似陶瓷材料的效果。

  (2) 陶瓷杯结构形式,陶瓷杯结构形式是我国高炉目前采用最为广泛的炉底、炉缸结构形式,其碳砖部分与综合炉底、炉缸结构形式基本相同,但炉底碳砖上部和炉缸碳砖内侧砌筑有专门设计的陶瓷材料,整个陶瓷材料在炉缸形成一个杯型结构,所以称作陶瓷杯。陶瓷杯结构的炉底一般为普通碳砖、石墨碳砖、半石墨碳砖、微孔碳砖中的2-3种分层砌筑,炉缸侧壁采用半石墨碳砖、微孔碳砖和超微孔碳砖的1-2种分区砌筑,而整个碳砖内侧为优质陶瓷材料,在生产过程中,陶瓷材料由于具有高的抗压、抗折强度、能够有效地缓解渣铁对内衬造成的化学侵蚀和机械冲刷,从而减轻和杜绝“蒜头状”侵蚀的形成。另外,陶瓷材料具有较好的隔热能力,而半石墨化、微孔碳砖、超微孔碳砖又具有较高的导热性能,两者相互作用能有效地将1150℃等温线维持在陶瓷材料保护层内,从而较好地解决了炉底、炉缸的长寿问题。陶瓷杯主要有两种结构形式,采用浇注预制块(现在也有小块机压砖),块与块之间相互咬砌,其优点是结构稳定性好,不会产生倒塌和漂浮,其缺点是施工困难,投资较高。国内陶瓷杯结构一般是采用小砖块,多数采用挤压砖,其优点是结构紧密、施工方便、价格便宜。

  (3) UCAR热压小碳砖结构形式,炉底结构形式与陶瓷杯结构形式基本相同,采用大块碳砖,一般在碳砖上面砌筑1-2层陶瓷垫;侧壁采用UCAR热压小碳砖砌筑外加粘土耐火砖。热压小碳砖气孔率低、孔径小、导热性能优异,具有良好的抗渣铁侵蚀性能。在实际工作中,主要是利用其优异的导热性能,在生产过程中其热面形成一层非常稳定的渣铁混合物保护层,及时在极端情况下这层保护层遭到破坏,仍具有自我修复能力。这种结构形式在我国已经有多座高炉采用,实践证明同样能够满足高炉长寿的要求。

  以往,人们对风口区域的内衬材料和结构形式的重要性认识不足。而实际上,从整个高炉内衬结构看,风口区域内衬起着承上启下的作用。风口区域的材质选择和结构设计的合理,既是对下部砖衬的有效保护,又是对上部砖衬的有效支撑。因此,现代高炉风口区域一般选用刚玉质、刚玉莫来石质、硅线石质和碳化硅质等耐火材料,其结构上大部分采用组合耐火砖形式,以增强其结构稳定性。另外,从高炉长寿的观点出发,渣口、铁口区域一般也采用组合耐火砖砌筑。

  炉底、炉缸衬体结构发展趋势,水冷碳砖综合炉底、炉缸结构形式难以满足现代大高炉的长寿要求,已经逐步淘汰。新建大中型高炉几乎全部采用陶瓷杯结构形式和UCAR热压小炭块结构形式,其中又以采用陶瓷杯结构形式为主。UCAR热压小炭块结构形式,在这些年其结构形式变化不大,仅在炉底碳砖表面增加了类似陶瓷杯结构的陶瓷垫。陶瓷杯采用大块砖,且一般为自由式,陶瓷杯与碳砖之间存在比较宽的环缝,容易引起渗铁,国产陶瓷杯采用小块砖为主,不存在宽缝,而且一般设计有杯沿,避免了铁水的渗透。陶瓷杯结构形式,虽然近年来在结构上变化不大,但在材质上却一直不断改进,在陶瓷杯的应用初期,主要以黄刚玉、棕刚玉为主,而现在则发展到主要以致密刚玉、微孔刚玉、刚玉莫来石、塑性相复合刚玉等为主,其产品质量大大提高。

  炉底、炉缸碳砖发展也很快,以前的高炉主要采用普通碳砖和半石墨碳砖,现在的高炉已普遍采用微孔碳砖、超微孔碳砖和石墨碳砖等,其导热性能、抗渣铁侵蚀等性能大大提高。

江苏快三  另外,铁口和风口区域内衬结构也发生了很大变化,以前一般采用小块标砖砌筑,而现在普遍采用组合耐火砖结构形式。铁口组合砖一般有大块组合砖(全碳)和小块组合砖两种,其中小块组合砖应用的较为普遍,材质一般为刚玉质。风口组合砖也分大块和小块两种,大块一般采用浇注预制块,小块有离心浇注和机制浇注两种,材质一般均为刚玉质。目前,几种形式的铁口组合砖和风口组合砖,在现代高炉中越来越多的广泛应用。 

江苏快三  以上就是高炉炉体内衬结构基本形式和发展现状的简单说明,高炉炉型的不断变化对炉底、炉缸的结构形式设计提出新的要求,而炉底、炉缸结构形式的发展又离不开耐火材料的不断改良。瑞沃作为耐火砖生产厂家,可为用户提供多种高炉炉底、炉缸用耐火材料。

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