碳复合砖在山西建邦集团高炉的应用生产实践.ppt

山西建邦集团 2013年9月3日,碳复合砖在山西建邦集团 高炉上的应用实践 武会卿,建邦 集团,内容提要,一、 山西建邦集团有限公司高炉配置情况 二、 碳复合砖在山西建邦集团高炉上的应用背景 三、 碳复合砖在山西建邦集团450m3、1860m3高炉上的应用情况 四、碳复合砖在山西建邦集团高炉上的应用效果 五、几点建议,建邦 集团,一、山西建邦集团简介,1、山西建邦集团是一家民营企业，集团公司总部位于山西省侯马市北郊工业园区(侯马市归临汾市管辖），集团公司下设三个分公司，分别是山西通才工贸有限公司（曲沃县）、山西建邦集团铸造有限公司（侯马市）、山西汤荣机械制造股份有限公司（侯马市）。公司员工5000余人，生铁产能400万吨，其中铸造用球墨生铁和高纯生铁100万吨，炼钢生铁300万吨。炼钢、轧钢产能 300万吨。,建邦 集团,一、山西建邦集团生产配置,集团公司现有高炉5座。 2、山西建邦集团铸造有限公司450m31，230m31；带式烧结机45m21，步进式烧结机 90m21。 3、山西通才工贸有限公司，位于曲沃县太子滩工业园区，高炉3座1860m31，450m31，380m31 ；烧结机3台：带式烧结机360m21，步进式烧结机 90m22。,建邦 集团,一、山西建邦集团高炉配置,1、山西通才工贸有限公司1#高炉有效容积380m3,设12个风口，炉缸炉底采用碳砖+棕刚玉陶瓷杯结构，配4座球式热风炉，空气单预热，风温1150； 2、山西通才工贸有限公司2#高炉和建邦铸造有限公司2#高炉，有效容积410m3,设14个风口，炉缸炉底采用碳砖+碳复合砖结构，配3座豫兴顶燃式热风炉，空气单预热，风温1250； 3、山西通才工贸有限公司3#高炉有效容积1300m3,设22个风口，炉缸炉底采用了高导热碳砖+微孔碳砖+碳复合砖+陶瓷垫结构。配4座豫兴顶燃式热风炉+2座预热炉，空气煤气双预热，助燃空气二次预热，全烧高炉煤气，送风风温可达1350；,建邦 集团,二、 碳复合砖在山西建邦集团高炉上的应用背景,通过生产实践应用对传统炉底炉缸结构的认识： 1. 全炭结构中由于炭砖抗氧化性差，在冷却壁漏水时易出现烧穿的 危险，2005年3#高炉2#风口下漏水炉缸烧穿； 2. 炭砖的抗铁和抗冲刷性差，易出现象脚状侵蚀 3. 炭砖加陶瓷杯结构中的陶瓷杯使用效果没有想象中的好，使用寿命仅1-3年，陶瓷杯侵蚀完后仍然存在全炭结构中存在的的问题,1996年前济源钢铁厂全炭炉底炉缸结构,粘土保护衬,1996年后济源钢铁厂采用炭砖加陶瓷杯 炉底炉缸结构,陶瓷杯,碳复合砖与国内外几种炭砖性能的比较,建邦 集团,碳复合砖与国内外陶瓷杯的比较,碳复合砖 特点,碳复合砖保留了炭砖的高导热性, 又具有陶瓷杯高的耐压强度（常温70MPa以上）、良好的耐磨性、优良的抗铁水溶蚀性（铁水溶蚀指数1.5）、抗氧化性等，对提高高炉运行的安全性，延长高炉使用寿命具有重要意义。,三、碳复合砖在山西通才450m3、1860m3高炉上的应用,1、山西通才2#410m3高炉，炉缸炉底采用微孔碳复合砖，2007年12月投产； 2、山西建邦铸造2#410m3高炉，炉缸炉底采用微孔碳复合砖，2008年7月投产； 3、山西通才3#1860m3高炉，炉缸炉底采用微孔碳复合砖，2012年7月13日投产；,通才、建邦2#高炉设计方案,碳复合砖,四、碳复合砖在山西建邦集团高炉上的应用效果,山西建邦集团原有2座高炉，使用寿命仅3-5年左右，利用系数仅为2.83.0。为改变这种状况，2007年在新建通才2#410m3高炉和建邦2#410m3高炉时进行了认真的考察和分析比较和反复论证，认为由巩义市第五耐火材料总厂研发的碳复合砖兼顾了炭砖优良的导热性和传统陶瓷杯的抗铁溶蚀性、抗氧化性等，又克服了它们各自存在的不足，特别是解决了炭砖存在的抗铁溶蚀性和抗氧化性差的问题及其设计的新型结构对提高高炉下部的安全性、长寿命具有极好的作用，因此在这两座高炉的下部采用了相同的结构和材料：炉底下部采用4层高导热微孔模压炭砖，炭砖上部满铺2层碳复合砖，其余炉缸及风、铁、渣口全部采用碳复合砖。经过6年的使用，以通才2#炉为例：利用系数最高达 4.0 ，停炉检查炉缸区域基本还是原砖面，达到了非常好的使用效果，目前这两座高炉运行状况良好。,四、碳复合砖在山西建邦集团高炉上的应用效果,根据碳复合砖及其新型结构在通才2#和建邦2#炉上的应用成效，2011年在新建1860m3高炉时决定仍然采用了类似的结构，该高炉2012年7月13日投产， 3 个月已实现产月产11.8万 吨。经过1年多的生产运行，目前高炉各项数据稳定：日产3900-4250d/t,焦比330-360Kg/t煤比150Kg/t，风温1270,风压385KPa顶压220 KPa ，运行正常。 从以上三座高炉使用情况显示出：采用碳复合砖材料和全碳复合砖炉缸结构与水冷却系统形成了稳定的传热体系，碳复合砖优良的抗铁溶蚀性和抗氧化性提高了炉缸的安全性，也大大延长了高炉的使用寿命。以2#炉为例，从检查测定情况估算至少可用20年，比原结构多用 15 年。 采用碳复合砖结构也具有较好的经济效益，主要在三个方面：该结构比原结构炉缸有一定的扩容，约15%左右；有效延长高炉使用寿命二倍以上，比原结构2次大修投资节约3000万元以上；实际单位容积产铁可提高二倍以上，具有极好经济效益和推广价值，前景广阔。,通才2#高炉运行指标,微孔刚玉砖,刚玉莫来石砖,碳复合砖,通才1860m3高炉设计方案,通才1860m3高炉炉底炉缸温度分布,通才1860m3高炉投产4个月后指标,注：2012年7月13日点火投产,山西通才1860m3高炉生产指标,日期 日产量/ 利用系数 焦比 焦丁比 煤比 燃料比 风温/ 2012-07 2353 1.81 534.1 2.98 68.23 605.34 1058 2012-08 3120 2.40 391.29 10.5 132.3 534.09 1197 2012-09 3133 2.41 380.84 8.99 134.41 524.24 1248 2012-10 3614 2.78 357 9.0 142 508 1309 2013-6 3835 2.95 369 6.4 152 528 1251 2013-7 3950 3.04 373 5.8 141 521 1194,通才2#高炉碳复合砖使用4年后风口及以下部位几乎没有侵蚀，避免了炉缸象脚状蚀损、风口上翘、炉壳开裂等现象,通才2#高炉,山西建邦2号高炉炉缸内衬 侵蚀分析结果 东北大学 陈良玉 (2013年1月22日),1 计算结果 该2号410m3高炉于2007年12月29日开炉，至今服役5年。单铁口，陶瓷杯+碳砖综合炉缸炉底结构，侧壁和炉底为水冷。 根据2号高炉的结构图纸和温度以及热负荷数据及变化情况，利用计算者独创的二维侵蚀分析和计算方法，建立该高炉炉缸轴截面二维传热模型，使用有限元数值传热计算技术，逼近计算1150等温线以确定炉缸轴截面的内衬侵蚀形貌和剩余厚度。 2012-12-17数据：炉缸侧壁冷却壁112管直通水管总水量1359t/h，进水温度36。炉底找平层中心温度468。炉底总水量515t/h（实测），进水温度36，水管20根，中心水管水温差0.10.2。炉壳温度3036.5，西南方位36.5。炉基中心点温度76.6。选择西南方位计算炉缸内衬侵蚀。,山西建邦2号高炉炉缸内衬 侵蚀分析结果,经计算，炉缸西南方位的温度场和侵蚀形貌如图1、图2所示。 由图可知，炉缸内衬轴截面的侵蚀形貌为：炉底锅底型+炉缸侧壁圆角侵蚀形貌。 炉底内衬剩余厚度1700mm，1150侵蚀线位于第5层砖中下部（距第5层耐材下界面106mm），炉底保有4层耐材。 炉缸西南方位平均剩余厚度为700mm。,图1 西南方位侵蚀温度场 （炉缸轴截面传热分析有限元模型，节点总数66957，单元总数132572）,通才2#高炉,侵蚀区,图2 西南方位轴截面内衬侵蚀形貌2D图,计算结果综述,炉底炉缸侵蚀为锅底型+炉缸侧壁圆角侵蚀，侵蚀量中等。 炉底内衬剩余厚度1700mm，1150侵蚀线位于第5层砖中下部（距第5层耐材下界面106mm），炉底保有4层耐材。 炉缸西南方位内衬平均剩余厚度为700mm。 当前，炉缸炉底均处于安全状态。,高炉长寿是一个综合技术，设计是基础，包括炉底炉缸结构、冷却壁材质、冷却水质等；筑炉质量和高炉操作管理是保证；高导热耐材是关键，山西建邦集团通才公司在国内首次大胆采用巩义五耐研发生产的专利产品碳复合砖（专利号ZL200610107205.5），它保留了高炉炭砖和传统陶瓷杯材料各自的优点，克服了炭砖的抗氧化差、抗铁水熔蚀性差、强度低和传统陶瓷杯韧性差、热膨胀大的不足，碳复合砖可以代替炭砖使用，也可以做陶瓷杯使用，能有效地提高炉底炉缸安全性，延长高炉的使用寿命，具有广阔的推广应用前景。,高炉长寿体会,几点建议,1、由于碳复合砖侵蚀极其缓慢，高炉生产几年后，炉缸仍感到很小，建议从设计上考虑，炉缸内型直接做大点，内衬设计尺寸改为接近操作炉型尺寸，同时减少炉底厚度。 2、碳复合砖作为一种新型复合耐火材料，优越性显而易见；如果能进一步研发做成功能性耐火材料，根据高炉不同部位工况要求和耐材损坏机理，采用不同配方，量体裁衣，量身定制，开发不同性能特效专用系列产品，更好满足高炉不同部位对耐材的不同要求，既能避免不重要部位质量过剩，降低成本，又能在不增加总投资情况下，重点部位如铁口区域做得更优，效果