学科代码：080201学号：082302010072 贵州师范大学（本科）毕业论文题目: 高炉长寿技术的探讨学院：材料与建筑工程学院专业：冶金工程年级：2008级姓名：指导教师：完成时间：2013年5月14日目录44566666677778999910101010111111111111121212121313131314141414141415 15 151516 16 16161718 181819 191920 20 202021 2121222324高炉长寿技术的探讨郑茂骁中文摘要：通过分析当今国内国外对延长高炉寿命的研究所取得的成果，得出提高高炉寿命是一个系统的工程，涉及高炉精料、煤气流分布的调节、提高耐火材料的性能、加强炉体的冷却、选择合理的操作制度及日常维护等，只有将许多延长高炉寿命的技术和设备有机地结合起来，才能实现高炉长寿。

关键词：高炉长寿；有害元素；煤气流分布；耐火材料；高炉冷却Abstract:through the analysis of the current domestic to extend the service life of the foreign blast furnace, the results, improve the service life that blast furnace is a system project, which involves the blast furnace gas flow distribution of boars, adjusting and improving the performance of the refractory materials, strengthening the furnace cooling, selection of rational operation system and daily maintenance etc, only will extend the service life of the many blast furnace technology and equipment organically, to achieve the blast furnace longevity.Key words:the blast furnace long; The harmful elements; The gas flow distribution; Refractory materials; Furnace cooling引言钢铁作为工业的骨架，在国民经济中扮演着重要的角色，而高炉的寿命的长短直接关系着钢铁企业效益的好坏，为了提高我国钢铁企业在国际市场的竞争力，努力提高我国的高炉寿命已是一个十分重要的任务。

我国2008年公布的《高炉炼铁工艺设计规范》中明确指出：高炉炼铁一代炉役的工作年限应在15年以上，在一代炉役期间，单位高炉容积产量应达到或高于1万吨[1]。

在现阶段，我国大多数高炉并没有达到上述目标。

而在国外，许多高炉通过改进高炉炉体冷却装置和炉底耐火材料质量等措施，已出现了炉役超过20年的高炉。

日本川崎公司千叶6号高炉（4500m3）和水岛2号、4号高炉都取得了20年以上的长寿实绩[2]，虽然我国近年来在高炉长寿方面取得了较大的进步，但相比较而言，但我国大多数高炉装备的长寿水平则较低，管理技术相对滞后，在高炉强化冶炼时高炉寿命得不到保障，造成大量的经济损失。

所以，延长我国高炉寿命已是摆在各位专家及学者面前一重要的课题。

1.绪论1.1. 延长高炉寿命的意义随着经济全球化的发展，行业竞争的加剧，先进的冶金技术及高效的管理手段在高炉上得到应用，高炉生产不断强化，实现高炉高产，优质高效，低耗长寿的目标。

以最低的投入获得最高的效益，加大企业在行业中的竞争能力，走可持续发展战略已是当代冶金行业的主题。

在高炉生产中，新建一座大型高炉投资需要数十亿元，而一座高炉的大修也需要数亿元，而高炉的大修，导致高炉停炉而无法正常生产，产量下降，不仅带来经济上的损失，而且也造成资源的消耗和能源的浪费。

由此可见，延长高炉寿命能够减少经济投入，降低生产成本，也是实现可继续发展的重大举措。

1.2.延长高炉寿命的目标依据现有的高炉设备、操作和维护技术，可以实现下列目标：(1)一代炉龄（不进行中修）在20年以上。

(2)高炉日常能处于高效化、自动化、连续化、长寿化，生产过程环境友好的稳定生产状态，一代高炉单位炉容产铁量在1.5万t/m3以上；(3)采取一切有效的技术措施，最大限度地缩短高炉大修工期（大型高炉要在2个月以内），优化停炉和开炉操作技术，实现科学停炉和快速投产，减少因高炉大修对企业的不利影响[3]。

1.3.影响高炉寿命的因素延长高炉寿命是一个系统的工程，包括高炉的优化设计、高炉原料中有害元素的处理、耐火材料的性能、良好的冷却方式、高炉操作的科学性和稳定性、炉体的维护和管理，应急事故的科学处理等。

上述各因素之间有着内在关联因素，相互影响，也有互补的作用。

2.有害元素对高炉的影响及去除2.1.有害元素的来源在高炉冶炼中，有害元素来源主要由铁矿石、焦炭等原料带入，有害有素在矿石中常以复杂硅酸盐和硫化物存在，而常规烧结中很难除去。

2.2.有害元素对高炉的危害有害元素侵蚀砖衬及炉体，造成炉皮开裂，冷却板损坏。

由于有害元素在炉内富集，在炉身中下部软融带附近，有害元素吸附或渗透进入砖缝，造成砖衬被侵蚀和异常膨胀，使冷却板暴露在高温气流中易受冲击而损坏。

如果原燃料质量下降，有害元素入炉量增加，在炉内大量富集，对砖衬的破坏力度加大。

有害元素的危害主要表现在以下几个方面。

2.2.1.锌的危害锌在常以硫化锌状态存在，在大于1000℃的高温区被还原成锌，沸点（907℃）很低，被还原后气化进入煤气，部分随锌随煤气逸出炉外，部分在管道和炉体上部聚集，大部分锌又被氧化成氧化锌被炉料吸收再度下降还原，形成循环。

Zn在随煤气排除时，部分锌蒸汽沉积在高炉上部砖衬缝隙中，氧化后体积膨胀，破坏炉衬，是冷却壁水管非正常损坏的原因之一；尤其是当锌在高炉内有大量存在时，大量的锌主要随煤气排除，在管道中凝集，造成管路堵塞，给高炉运行来带不变，同时引起炉顶煤气压力异常波动，煤气流偏行[4]。

2.2.2.碱金属的危害碱金属的危害主要表现在以下几个方面：（1）碱金属的吸附首先从焦炭的气孔开始，而后逐步向焦炭内部扩散，随着焦炭在碱金属蒸汽内暴露的时间延长，碱金属的吸附量逐渐增多，焦炭基质部分扩散的碱金属会侵蚀到石墨晶体内部，破坏原有的结构，使焦炭产生较大的体积膨胀，导致焦炭破碎，焦炭反应性增加，反应后强度降低[5]。

（2）碱金属主要是以硅酸盐的形态存在，由原燃料带人高炉，当炉料下达高温区或炉缸时，碱金属被还原，消耗大量的热量，使燃耗增加。

碱金属粘附于炉衬上，既导致高炉结瘤，影响高炉布料，破坏煤气流分布，易塌料、悬料，也使炉壳热流强度降低，又破坏砖衬[6]。

碱金属不断循环富集，最终导致炉内碱金属不断增加，对高炉的危害越来越严重。

2.2.3.铅的危害铅主要由矿石带人，在矿石中常以硫化物存在（如方铅矿），烧结过程中很难排除，铅在高炉中几乎全部被还原，密度高达11.34t∕m³，比铁的密度(7.9 t∕m³)大,熔点很低(327℃)，沸点为1540℃，在高温区部分气化进入煤气，上升到低温时被氧化为氧化铅随炉料下降，在炉中形成循环富集，沉于死铁层之下，容易引起炉底砖上浮，破坏炉底砖缝，有可能会造成炉底烧穿[7]。

2.3.降低高炉内有害元素的措施为延长高炉寿命，必须尽可能的降低碱金属在原燃料中的含量，降低碱金属在高炉内的影响，可采取以下措施。

（1）减少有害元素的入炉量。

制定严恪的原燃料采购标准，尽可能采用含有害元素较低的原料。

（2）原料碱金属含量较高时，对原料进行脱碱，减少焦沫及矿沫的入炉，烧结矿和球团矿中的碱金属可以用氯化焙烧的方法将其分离出来，氯化钙加入烧结矿和球团矿中，能够将其中的碱金属变成相应的氯化物（如氯化钠和氯化钾），生成物的熔点很低（分别是800℃和770℃），沸点也低（1465℃和1437℃）[8]，对烧结矿和球团矿的脱碱是有利的，脱碱产物会沉积在废气流经的各种设备上，要注意对这些设备进行定期整理，防止管道结瘤和腐蚀管道。

（3）高炉排出碱金属的主要渠道是炉渣，控制好炉渣碱度。

通过降低炉渣碱度到1．O5～1．15之间，炉渣流动性良好，对排碱有利。

提高渣中MgO（12％－15％）含量，能够降低渣中K2O、Na2O的活度，从而提高排碱率，渣中MgO含量增加1％，渣中碱金属氧化物含量增加0.21％，有利于碱金属从炉渣中排出，渣中适当增加MgO含量，既利于改善渣的流动性又有利于排碱；（4）控制煤气流分布，在高炉冶炼中，煤气量大，温度高的地方炉料的含碱量也高。

限于旧的操作观念，为了防止炉墙粘结和保证风量，采取开放两道气流的装料制度，边缘轻负荷，中心加焦，矿石大量分布在中间环带，边缘气流较大，炉衬的侵蚀较为严重，为了压制边缘，应打开中心气流，增加富氧和适当提高鼓风动能，提高风温，装料制度逐步向重边缘放中心的方向转变，使高炉气流得到很好的控制，有效地保证了中心气流强劲，边缘稳定。

这样可减少边缘气流分布，减少碱金属对炉衬的侵蚀。

（5）适当降低炉顶压力，锌随煤气排出高炉是高炉排锌的主要途径。

炉顶压力较高，不利于排锌。

所以适当降低炉顶压力，提高煤气流速，提高排zn率。

但在高炉强化冶炼时要求具有一定的炉顶压力，如果炉顶压力较低，会给高炉的产量带来一定的影响。

故此方法在高炉实际生产中不常用。

（6）原料中含铅量较大时，由于大部分铅被还原沉积于炉底，可在炉底增加排铅口，定期排铅。

（7）生产管理：建立严格的监控制度，定期检测化验炉料、炉渣、炉尘或煤气中有害元素含量，并及时跟踪其在高炉内的收支平衡情况。

对于负荷高出炼铁操作要求的，应建立定期排碱措施。

3.选择性能优良的耐火材料耐火材料的性能，很大程度上影响了高炉的寿命。

耐火材料除了具有高的抗炉料的机械磨损外，抗碱金属、锌和炉渣的侵蚀以及抗炉内附着物脱落的热震是炉身竞争耐材必须具备的基本品质。

高炉的不同部位，对耐火材料的要求也不相同。

3.1.炉底、炉缸的耐火材料的选择3.1.1.炉底、炉缸的侵蚀机理炉缸是盛装铁水和熔渣的地方，是高炉内衬破损严重的主要区域之一，高炉一代炉役的寿命也主要取决于高炉炉底、炉缸内衬的破损程度。

炉缸内衬除受高温作用外，还主要受到渣铁的化学侵蚀与冲刷，炉底主要以铁水的渗入侵蚀为主。

在铁水侵入的同时，碱和锌也侵入，可引起耐火砖脆化，从而使高炉炉底耐火材料发生严重破坏。