鄂钢新1号高炉炉体工艺设计
因此,此区域冷却壁镶砖采用浸磷酸粘土砖,即满足 工艺要求,又适当降低投资。
现在冷却壁的制造质量有了大幅度提高,冷却 系统也日益完善,在采用软水密闭循环冷却系统的 条件下,冷却强度能够得到充分保证,这为炉体采用 砖壁合一、薄壁内衬技术创造了条件。
砖壁合一、薄壁内衬结构具有许多优点: (1)高炉内衬薄,内型稳定,设计炉型基本上就 是生产炉型,高炉在一代炉役里炉型始终处于最佳 状态。 (2)高炉内衬薄,耐材耗量大量减少,节省大量 投资。 (3)内衬直接镶嵌在冷却壁中,支撑效果好;内 衬不会产生膨胀霍加,应力小。 (4)内衬可预先炉外砌筑,可缩短施工周期。 炉顶煤气密封罩上的喷涂层,其锚固件采用固 定杆、支撑板、六角锚固件相结合的方式,增强喷涂 料与炉壳的黏结性。选用的喷涂料抗折强度高、耐 CO侵蚀性能优良。 4冷却元件 鄂钢新1号高炉采用全冷却壁结构,其中炉腹 以上采用砖壁合一冷却壁,炉腹、炉腰、炉身下部区 域采用铜冷却壁。整个高炉设置冷却壁共14段 (见表3)。
鄂钢新1号高炉炉底、炉缸设计为:炉底满铺砖 第1层采用国产高导石墨砖,高度400mm;第2、3 层采用国产微孔炭砖,总高度800ram;第4、5层中 心部位采用国产超微孔炭砖,边缘采用德国SGL大 块超微孔炭砖9RD—N,总高度800mm;第6、7层采 用国产陶瓷垫,总高度800mm。整个炉底砌体高度 2800mm。炉缸侧壁外侧第6~14层采用德国SGL 大块超微孔炭砖9RD—N,总高度4100mm,炉缸侧 壁外侧第15~17层采用国产微孔炭砖,炉缸侧壁内 侧第7一17层采用国产小块陶瓷杯结构。
联系人:杜春松高级工程师023-63548626 (400013)重庆市渝中区中冶赛迪工程技术股份有限公司炼铁事业 部 收稿I:l期:2010—5—10
加深死铁层等方面,其目的是为了改善料柱透气性、 改善煤气分布、提高喷煤比、适当抑制边缘、吹透中 心,以实现高产、长寿、低耗、顺行的目的。
操作炉型是在高炉投产几年后的实际炉型。由 于内衬大部分已被侵蚀,炉腰扩大,炉身及炉腹角变 小,此时的炉型与设计炉型相差较大,对高炉的顺 行、稳定、高产和煤气利用率都有不利的影响。砖壁 合一、薄壁内衬结构的高炉炉型,在设计上就考虑了 实际生产中出现的问题,设计炉型基本上就是操作 炉型,一代炉役其操作炉型基本维持不变。在确定 鄂钢新1号高炉炉型时,以此为前提,同时总结同类 容积高炉的内型尺寸,并结合鄂钢具体的原燃料条 件,确定了本高炉内型尺寸(见表2)。
枷㈣珊∞啪似|善∞姗枷∞湖加砷∞咖姒鳓∞硼|詈啪靴啦矾搅
铁口数,个
风口数,个
。
3 内衬 鄂钢新1号高炉在内衬设计上充分考虑高炉各
部位的不同工作条件和侵蚀机理,结合原燃料条件, 外部冷却元件的差异,有针对性的选用耐火材料,并 在结构上加强砖衬的稳定性。
炉底、炉缸是高炉长寿的关键部位,特别是铁口 及铁口以下的异常侵蚀区,越来越成为制约高炉长 寿的最重要因素。因此选择合理的炉底、炉缸结构 形式对整个高炉长寿具有非常重要的意义。本设计 采用“国产小块陶瓷杯+水冷炭砖”炉缸、炉底结 构。陶瓷材料的保温性能较好,炉缸热损失少,可得 到较高的炉缸温度。同时由于陶瓷材料抗铁水冲刷 能力强,完全侵蚀需要一定的时间,有利于节能、降 耗和稳定操作。随着陶瓷材料的侵蚀,炭砖将直接 与铁水接触,为保证炉缸寿命,炉缸炭砖的性能尤其
表2鄂钢新1号高炉炉型主要尺寸
项目
数值
高炉容积Vu,m3 炉缸直径d,mill
炉腰直径D,mm 炉喉直径dj,nlnl
死铁层深度ho,i11/11
炉缸高度hl,rain
炉腹高度h2,mm
炉腰高度h3,mill 炉身高度h4,mill
炉喉高度hs,1111'11
有效高度Hu,mm
炉腹角n
炉身角B
Hu/’D
节省运行费用260—350万元,节水效果也十分明
炉喉钢砖设置l段,无水冷。通过其下部吊挂 显)。
通过关键部位超微孔炭砖的采用,利用炭砖良 好的热导能力和外部较高的冷却强度,鄂钢新l号 高炉炉底、炉缸的设计,在保证炉底、炉缸长寿的基 础七,实现了工程投资的优化。鄂钢新1号高炉炉 底、炉缸结构如图l所示。
风口区域是一个承上启下的区域,此区域内衬
图1 鄂钢新1号高炉炉底、炉缸结构
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万方数据
结构和材质选择的合理与否,对高炉寿命有相当大 的影响。本设计在整个风口区全部采用大块组合砖 砌筑,以加强结构的稳定性;同时采取措施,增加风 口冷却壁与炉腹铜冷却壁交接处组合砖的厚度。风 口及铁口组合砖材质均为刚玉氮化硅,以提高其抗 渣铁侵蚀及抗冲刷能力。
在炉身中部第8一10段双层水冷铸铁冷却壁区 域,冷却壁镶砖采用si。N。一SiC砖。Si,N。一SiC砖 具有很好的抗渣、抗碱侵蚀能力,同时也具有一定的 抗冲刷能力和抗热震能力,而且其导热性能好,易结 渣皮。
在炉身上部第ll~14段单层水冷铸铁冷却壁 区域,内衬破损的原因主要是机械冲刷和碱金属侵 蚀。粘土砖通过真空浸磷酸后,具有较强的抗碱金 属侵蚀能力,同时抗冲刷能力也得到一定的提高。
(6)软水系统具有完善的检测设施和检漏设 施。
鄂钢新1号高炉的主要技术经济指标见表l。 表1 鄂钢新1号高炉的主要技术经济指标
2 炉型 合理的高炉内型是实现高产、稳产、低耗、长寿
的基本条件之一。现代高炉的内型设计特点主要表 现在大炉缸、多风口、适当矮胖、减小炉身及炉腹角、
用前置炉,需消耗更多的空煤气,不可避免的排出更 多的废气。这些高炉煤气都是焦炭及煤粉这些不可 再生能源的一种转换态,虽然节约了焦炭,但实际上 是浪费了能源,在讲究循环经济的形式下,其实整体 效果是不经济的。在多少送风温度下进行高炉冶炼 最为经济有待研究。
炉腹及其以上的部位,主要有传统内衬结构和 砖壁合一、薄壁内衬结构两种形式。鄂钢新l号高 炉设计采用砖壁合一、薄壁内衬结构。
第5—7段铜冷却壁区域,由于铜冷却壁具有十 分突出的导热性能和抗热流冲击的性能,能够在铜 冷却壁的热面形成稳定的渣皮。为了充分发挥铜冷 却壁的优越性能、增强渣皮与铜冷却壁热面燕尾槽 的直接黏结效果、降低热损失,在铜冷却壁热面采用 特种喷涂料喷涂,厚度为150mm。
浮动点相结合的固定方式,冷却壁水冷管与炉壳间 总投资较3个独立的软水密闭循环系统减少18%
加膨胀器,少量水管根据需要设置变形补偿套管,从
~20%;另外采用联合软水系统比其他冷却系统运
而根本解决因炉壳与冷却壁间的温差不同导致水管
行费用减少30%一50%旧’(对于2600m3高炉,每年
剪断而出现破漏的问题。
高炉冷却系统的好坏直接关系到各种冷却元件 的寿命,从而关系整个高炉的寿命。实践证明,普通 工业水易结垢,冷却强度低,不能满足现代大中型高
质为球墨铸铁。倒扣式镶砖冷却壁,设置内大外小 炉长寿的要求,而且能耗很高。
镶砖槽(贯通式),防止掉砖,镶砖厚度75mm。倒扣
软水密闭循环冷却系统具有不结垢、无污染、冷
(4)炉身中上部:计2段,为单层水冷镶砖冷却
万方数据
壁,水管为(t)76 mm X6mm,竖直排列。材质均为球 使用该种方式炉喉钢砖,无变形、无上翘、完好无损。
墨铸铁。
5水冷系统
(5)炉身最上部及炉喉部位:设置2段倒扣式 镶砖冷却壁。冷却壁壁体面为高炉内型尺寸。冷却 壁为单层水冷,水管(I)76mm X6mm,竖直排列。材
根据武钢集团统一规划,鄂钢公司易地新建1 号高炉,高炉有效容积2600m3,高炉已于2010年1 月投产。新l号高炉以“先进、实用、可靠、经济、节 能、环保”为设计原则,采用国内外大型高炉的成 熟、先进技术,在保证持续稳定地向炼钢供应优质铁 水、提高钢铁产品市场竞争力的同时、延长高炉寿 命、控制环境污染、提高生产效率。 1 设计特点
m,竖直排列.夕f、层
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水管为枷5mm×6mm,蛇形排列。材质均为球墨铸 铁。
此区域是无渣液或渣液不足的软熔带形成部 位,长期经受炉料磨损、高热震、高温煤气流的冲刷 及碱金属的侵蚀。采用双层水冷镶砖冷却壁,增大 该区域冷却强度,实现了高热负荷冷却壁的无过热 化,抗高热负荷冲击能力强,冷却壁热面温度低,便 于结渣挂渣,渣皮脱落后也能快速恢复,因此高炉寿 命长。
关键。 要保证炉底、炉缸的寿命必须满足以下条件:①
提高炉缸、炉底耐材的性能,实现微孔或超微孔,减 少孔径大于1斗m的气孔,实现气孑L封闭,可消除或 减少铁水向炭砖内部的渗透,使铁水对炭砖的侵蚀 只能在炭砖的表面进行,从而减缓了炭砖的侵蚀速 度,延长高炉寿命。②使耐材和高温铁水隔离,降低 耐材自身的温度,减缓或者抑制化学反应的发生。 有效的方法是在耐材热面形成一层渣铁凝固层,隔 断各种化学反应的反应源,用渣铁层的低导热性降 低耐火材料内部的温度。据研究,1 150℃等温线为 铁水的凝固温度,如果1 150℃等温线位于耐材热面 的铁水内,则说明炉缸炉底有渣铁层的保护,使耐材 和高温铁水隔离。
(3)采用热风炉自身热废气进行双预热空煤气 是十分经济环保的生产方式,减少单位风量加热面 积有利于提高热风炉自身热废气温度,有利于热风 炉系统内的自身热量循环,有利于节能减排。
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(4)国内现阶段众多高炉的年平均风温处于 1 150℃,也有少数达到12500C以上。从经济生铁生 产角度考虑,减少热风炉的单位风量蓄热面积,减小 热风炉尺寸,设计余热回收,合理利用高炉煤气这种 附加产品,加强操作管理具有更现实的经济意义,符 合科学发展观理论。
表3 鄂钢新1号高炉冷却壁主要特征
(1)炉底、炉缸区(含风口带):共4段,为光面 冷却壁,每块冷却壁的水冷管4进4出,竖直排列, 铁口侧和风口带的冷却壁水管为6进6出或7进7 出,竖直管排列,所有水管直径均为+76mm×6nlnl。 冷却壁材质:1—3段为低铬铸铁,第4段为球墨铸 铁…。
(2)炉腹、炉腰及炉身下部:计3段,为单层水 冷4通道铜冷却壁。
土质高强浇注料。通过冷镶厚度为75 mill的砖,在 水密闭循环冷却系统。