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高炉长寿技术分析2006正第6期萍乡高等专科学校JournalofPingxiangCollege2006N().6高炉长寿技术分析刘季冬鱼花(江西工业工程职业技术学院,江西萍乡337000)摘要:高炉长寿是炼铁技术发展的一个趋势,亦是炼铁界长期关注和研究的重点课题.因高炉寿命直接关系到钢铁企业的经济效益和生产成本,尤其是进入=十一世纪,市场经济竞争十分激烈,高炉寿命直接关系到钢铁企业的生存和发展.长寿技术的作用就显得更加重要了.酒钢2号高炉于1989年12月16日建成投产,经过1O年9个月的安全运行.于2OO0年9月13日顺利停炉,采用先进的炉体整体推移进行大修.作者借拆炉机会对炉体破损情况做了详细调查+本文结合酒钢2号高炉分析高炉破损原因.探讨高炉长寿措施.关键诩:高炉操作长寿技术I玲却系统1日常维护中田分类号TF57文献标识码IA文章编号:1OO79149(2006)06-001204进入21世纪,纵观世界炼铁技术的发展,总的发展趋势是:1.高炉的大型化,其意义在便于新技术的集中利用,降低能耗,减少成员,降低成本,提高劳动生产率和减少基建投资;2.精料炼铁,即提高精矿粉的品位,提高入炉的熟料率,入炉品成份的稳定性和人炉料块度的均匀性;3.高压操作,即炉顶操作压力大于0.1Mpa,目前世界水平的操作压力已达0.250.3Mpa;4.高温综合鼓风:提高风温,含氧量和喷吹量;5.节能,环保的综合利用,如利用高炉煤气的余压发电,脱湿鼓风,热风炉废热回收以及提高高炉设备操作的自动化程度;6.提高高炉寿命,延长炉龄,世界水平的大型高炉的寿命最好为十余年,高炉寿命正朝着2O年的目标发展.其中高炉长寿是现代高炉所追求的目标,高炉长寿就意味着经济效益的提高.近几年,我国高炉的设计水平得到了较大的提高,高炉的寿命也得到了较大的提高.但与国外高炉寿命相比,我国只有少数高炉能够达到国外高炉寿命的水平.酒泉钢铁公司(以下简称酒钢)2号高炉于1989年12月16日建成投产,至今已经过了近17年的安全运行,期间虽经过一次大修,但与国内同期投产的高炉相比,其长寿技术已达到国内先进水平.作者趁高炉大修期间,借拆炉机会对炉体破损情况做了详细调查,依此探讨高炉长寿技术.以供国内炼铁工作者参考.一,炉衬侵蚀情况冱分析(一)炉喉下部炉衬侵蚀情况:炉喉下部炉衬破损不严重,主要是磨损,砖的内层隐约可见砌砖形状,有磨损痕迹,外层砖形状完好.收稿日期I2OO6一O6一O6作者简介:刘季冬(1972-).男.湖南新邵人,工程碛士.讲师?研宄方向t冶金机械.第六期萍乡高等专科学校?l3?(二)支梁水箱至7段冷却壁处侵蚀情况从炉喉至支梁式水箱上部,砖衬磨损逐步加重,第2层支梁式水箱外露.从第2层支梁式水箱下部到第7段冷却壁下部,炉衬全部脱落.有渣皮粘结于冷却壁上.第3层至第2层支梁式水箱之间有很不均匀的疏松渣,砖等.第7,8,9段冷却壁处有约15mm厚度不等的粘渣,lO段冷却壁处无粘渣.(三)炉腰,炉腹部位侵蚀情况炉腹,炉腰部位有明显的渣皮,其中第6段冷却壁处有一层约20ram厚灰黑色较疏松渣皮,第5段冷却壁处渣皮厚度约lOOmm,强度较高,难以砸碎.(四)风口区诬蚀情况:风口区高铝砖残余厚度约400mm不等,两风口间中部比风口附近侵蚀严重.风口区残砖表层有30mm厚的疏松层,手捏即碎.(五)炉底,炉缸侵蚀情况;炉底,炉缸共有11层炭砖,上4层在炉缸部位,下7层在炉底部位.炉缸侵蚀轮廓明显为蒜头状,径向侵蚀最大处在铁口下部至第5层炭砖位置.炉底中部的4层高铝砖全部被侵蚀,并侵蚀到第3层炭砖上部约lOOmm.从中都沿径向向外看,第3层炭砖侵蚀厚度逐渐加重,构成蒜头底部.在铁口及其上部炭砖中形成环缝,在多年钒钛矿护炉的作用下,环缝处已经形成坚硬的保护壳.分析可知:炉村炭砖的侵蚀,主要是磨损,碱金属和锌的破坏,煤气冲刷等.磨损主要表现在炉身上部的炉料磨损,约占磨损的809,6,其次是风口的回旋区磨损和渣铁对炭砖的环流冲刷,各占10左右.碱金属和锌的破坏主要表现在炉身下部,风口区及环缝处,各占4O,2O及20左右.煤气冲刷主要表现在炉身下部和风口,各占6O和4O%左右.二,冷却设备破损情况及分析(-)冷却壁破损情况;从炉内观察冷却设备发现,第3层支梁式水箱处四周皆有砖衬,水箱端部刚好裸露,并有裂纹,少数水箱的水管裸露.第2层支梁式水箱处有约200mm厚砖衬,水箱端部皆有较严重裂纹,多数水箱的水管外露.第1层支梁式水箱处无砖衬,水箱整体外露,端部裂纹严重.所有支梁式水箱端部被磨秃,这是由于炉料磨损造成.第8,10段冷却壁为r形.10段冷却壁全部裸露,未见粘渣,8段冷却壁本体有lOmm的黑色疏松渣皮,勾头无粘渣.两段冷却壁所有勾头磨损严重,致使勾头处水管外露,个别水管烧坏,这正是炉役后期8,1O段冷却壁勾头损坏较多的主要原因.勾头还有大量纵横交错约lOmm宽的裂纹,类似龟裂.从裂纹的新旧程度,烧损状况及氧化情况来看,一部分裂纹是高炉生产时在炉役后期产生,另一部分是停炉时打水急冷产生.第8,10段冷却壁镶砖面的磨损厚度约5mm不等,其镶砖因磨损陷于镶砖槽内lOmm不等,槽内剩余镶砖约40mm厚不等.镶砖面下端中郡内棱磨损严重,形成蒜瓣状凹槽,凹槽最厚约40mm,最宽横跨镶砖面整个宽度.此处磨损严重与冷却壁水管布置有直接关系.因冷却水管距离远,此处温度较高,较高温度下磨损较严重.第7,9段冷却壁不带勾头,其磨损情况与第8,10段冷却壁镶砖面磨损情况类似,只是磨损程度较轻.但是第7段冷却壁的下端有一圈较厚渣皮,高约400mm,下端径向厚度约300mm,横截面近似三角形.此渣皮深处可见20mm厚的残余高铝砖,残余高铝砖与冷却壁之间的碳素填料完整可见,这一特点为炉腰上部,炉身下部的安全做出了贡献.这与炉腰托圈冷却板的作用及加强了第7段冷却壁冷却强度息息相关.炉腰托圈所有冷却板的端都裸露,端部皆有不同程度烧坏脱落,冷却水管全部外露,个别水管烧坏.烧坏脱落冷却板断口为脆性,可以认为是炉衬侵蚀完之后在高温下受下降物摩擦和压折,并有温度变化的作用导致冷却板端部烧裂,脆性脱落.第5,6段冷却壁基本完好,第6段冷却壁处有一层约20mm厚的渣皮保护,第5段冷却壁处有约lOOmm厚的皮保护.6段2O号冷却壁于1998年3月28日烧坏,进入炉内也发现6段2O号冷却壁处是一个凹坑,冷却壁脱落掉人炉缸被熔化.第3,4段冷却壁全部完好,这是风口冷却及炉渣遇冷结壳的作用.第1,2段冷却壁无破损.特别指出,第2段28号冷却壁是一个特殊冷却壁,它的位置在铁口下部偏东处.1996年底,其水温差升高,以后多次升高,威胁炉缸安全,因此于1998年4月16日单独供给第2段28号冷却壁较低温度的高压冷却水进行强化冷却,收到良好效果.拆炉时进一步证实冷却壁完好,附近有约lOOmm不等的残余炭砖.三,高炉长寿原因分析酒钢2号高炉与国内同期投产的高炉相比,在设计上没有多少特别之处,正是在护炉,操作上精益求精,才使2号高炉得以长寿.(一)重视钒钛矿护炉从1985年我国推广钒钛矿护炉技术以后,酒钢萍乡高等专科学校第六期便认识到钒钛矿护炉对高炉长寿的重要作用,因此酒钢把钒钛矿护炉作为高炉长寿的基本措施.1.早期,长期加钛矿护炉炉缸的侵蚀是逐年缓慢进行的.使用钒钛矿护炉电必须是长期坚持炉缸2段冷却壁水温差首次升高是在1992年元月,当时有6块(约占2段冷却壁总数的1/4)冷却壁水温差升高,至1992年3月,另有2段6号冷却壁水温差升高.当时.除了改用高压水强化冷却以外,采用了加钒钛矿护炉的措施,并使铁中钛达到0.159,6以上,4O天后水温差逐步降到安全范围.2.铁中(Ti3的控制理论和实践证明:铁中(Ti)是衡量钒钛矿护炉效果的指标.2号高炉铁中CTi3控制在0.O8O.15的范围,当炉缸水温差升高时取上限,当炉缸水温差较稳定时取下限.另外,在铁中ETi3较高时,通过提高炉渣碱度改变铁水流动性,以消除铁水粘稠现象.3.完善操作制度酒钢2号高炉在操作上以长寿为基础,大力开展降焦,增产活动,使2号高炉的焦比不断降低,利用系数不断提高,同时保证高炉安全长寿.(1)改善炉料结构.1996年5月开始生产酸性球团矿,入炉原料由6O的高碱度烧结矿(碱度1.7左右),30酸性球团烧结矿(碱度0.4左右)和lO9,5的块矿构成,这种炉料结构使高炉各项指标上了一个新台阶.(2)加强筛分.槽上,槽下两次过筛,改进振筛结构,及时清筛,减少入炉粉末,以提高料柱透气性.(3)适度控制边缘气流.保护炉墙的措施之一是抑制边缘气流.但是,酒钢1号高炉(第3代)曾经炉墙结厚,2号高炉吸取了教训.合理控制边缘气流,适当发展边缘.减少萤石洗炉,为此,曾先后多次开展了分装多环布料试验,分装大批重布料试验,混同装布料试验等工作,摸索出适合酒钢的高炉操作制度,合理控制了炉身热流强度,避免了炉墙结厚,同时改善了高炉指标.(4)定期排碱.高达810kg/t的碱负荷经常使高炉难行,同时对炉墙有破坏作用.因条件限制而不能彻底消除碱害,为减少碱金属对高炉的影响,经常做碱平衡调查工作,掌握碱金属在高炉内富集状况,提前预测碱害的来临,做好定期排碱工作.(5)日常精心维护出铁口区.良好的出铁口区维护是高炉长寿的关键之一.使用具有抗冲刷能力的炮泥;精确控制炮泥用量,经常将出铁口的深度保持在上限.(二)加强维护(1)加强看水工作,及时测量水温差.定期测量水量,按时汇报各部位温度变化情况.经常测量炉皮温度,经常观察分析炉身,炉底温度情况.严格考核看水工作.(2)炉皮打水,定期测炉墙厚度.1991年9月到1993年lO月,共测炉身部位厚度7次,推测侵蚀速度约36mm/月,以后又多次测量,估计1994年到1995年炉墙所剩无几,1998年炉身中下部四周皆无炉墙.还对炉身进行打水强化冷却.(3)改善水质,清洗冷却壁.冷却水水质及稳定性对冷却设备的传热效果及高炉长寿起着重要的作用.冷却水按杂质含量不同可分为工业水,软水,纯水等.冷却水水质及补充水水质指标见表.冷却水水质及补充水水质指标项目工业过滤软化序号单位水(清纯水名称环水)才(水5.51PH值7878787.5悬浮物2ppm<10<2OOSS总硬度0dH5.65.62微量3Hoppm1OO1OO35.7微量CaCO3钙硬度0dH2.82.82微量4ppm微量Hca5O5O35.7CaCO3总碱度50dH3.363.363.361MO平均平均平均氯根6O6O6O16ppm最大最大最大Cl220220220硫酸根7ppm<50<50<50SO总铁8ppm<2<2<2微量TFe可溶性9ppm<6<6<6O.1SiO2电导1OUs/cm<500<5OO<500<10摩蒸发11ppm<300<3OO残渣1990年在冷却水中加入三聚磷酸钠稳定水质,1995年又更新了水质稳定剂,改善后的水质稳定性第六期萍乡高等专科学校和硬度达到了要求,与国内各高炉的水质相比较好.1992年又对冷却板及第7,8,9,10段冷却壁进行清洗.这些对于保证冷却壁的冷却强度起到重要作用.四,绪语酒钢2号高炉寿命达到l0年9个月,单位炉容产铁6205t/m.,是国内高炉长寿的先进水平.在1O多年的运行期间,只有一块冷却壁整体损坏,另有l4块是局部破损从冷却壁的破损程度较轻,时间分散,位置在炉身及破损数量少的特点来看,高炉的安全程度较高.炉缸被侵蚀成蒜头状,铁口处及上部位置的炭砖内部形成环缝,在环缝处形成坚硬的钒铁矿保护壳,对炉缸起到很好的保护作用.2段28号冷却壁处炭砖侵蚀严重,形成了长2m宽4mm的凹坑,这是2段28号冷却壁水温差升高的主要原因.酒钢2号高炉长寿的主要措施:(1)重视钒钛矿护炉,早期,长期加钒钛矿护炉.铁中Ti控制在0.O8O.153,6的范围,在炉缸水温差升高时取上限,在炉缸水温差较稳定时取下限.铁中Ti必须稳定在0.08才能保证炉缸水温差不升高.(2)不断完善操作制度.改善炉料结构,加强筛分工作.适度控制边缘气流,减少萤石洗炉(3)经常做碱平衡调查工作,掌握碱金属在高炉内富集状况,做好定期排碱工作.(4)加强看水工作,及时测量水量,水温差,炉皮温度等.对2段28号冷却壁,每10分钟检测一次(5)炉皮打水,定期测炉墙厚度.(6)改善水质,清洗冷却壁.(7)特护2段28号冷却壁,单独供给2段28号冷却壁较低温度高压水,必要时堵l4号风口,保证铁I:1深度大于2m.13234参考文献许美兰.武钢l号高炉长寿炉身新技术口.钢铁,2004(1).杜洪缙.高炉长寿综台技术分析J.上海金属.2004(26)+陶若璋.耐火材料信息口.,2003(22).王春禄,吴泽勇,高炉长寿探讨口+炼铁,2001(3).AnalysisonthelongevitytechnolLiuJidongYuhua(责任编辑:张剑武Yofblastfurnace(Jiangxivocationalandtechnicalcollegeofindustrialengineering,Pingxiang337000,China)Abstract:Longevitytechnologyoftheblastfurnaceisatendencyoftheironmakingdevelopment,itisalsoatopicthatislongtermfocusedonandstudiedintheironmakingfield.BecausetheblastfurnaceSlifeisdirectlyrelatedtOtheeconomicbenefitandproductioncos