文档介绍：三钢4号高炉炉底炉缸的设计特点
陈培荣
(福建三钢闽光股份有限公司)
摘要:针对三钢高炉原料含铅锌高、炉壳开裂等的特点,4号高炉设计采用了一些新的技术,如:加厚炉壳、铁口使用铜冷却壁、设置排铅槽、陶瓷杯与炭砖之间采用硅溶胶结合浇注料、铁口区整体浇注等。同时,对炉底炉缸的设计与维护提出了建议。
关键词:高炉;炉底炉缸;炉壳开裂
三钢4号高炉(1050m3)于2004年5月投产,在2005年开始就发生了多起铁口开裂现象,焊补无效。2006年12月,进行了2个铁口区炉壳板的更换,钢板厚度由36mm增加到50mm,并在风口下方增设了1圈环向加强筋。2008年,铁口下方炉壳又发生了开裂,多次进行了焊补处理,并在铁口下方增设了2道加固圈。由于炉壳频繁开裂,导致砖缝扩大,2011年3月北铁口区冷却壁烧漏,炉底炉缸多点电偶温度跳升,局部炉壳温度最高达到80℃。2011年5月,开始进行风口定点喂线和加钒钛矿的护炉工作。鉴于炉缸状况已严重威胁到安全生产,2012年5月15日被迫停炉进行大修。
1 设计的主要特点
针对上代炉役发生的实际问题,结合我厂的经济效益情况,本次设计除了继续沿用成熟、适用的炭砖加陶瓷杯,水冷炉底,设置排铅槽等经典技术外,本着“经济、实用、创新”的原则,在炉底炉缸的设计上采取了一些独特的创新技术。
炉壳
三钢高炉原料含铅、锌比较高,%。据统计,2012年11月炼铁原料中铅、。比重大的铅沿砖缝向下渗透,并侵入砖衬内部,引起炉衬膨胀,对炉壳形成很大的侧向力,若炉壳没有足够强度的话,极易造成炉壳开裂,直接影响一代高炉的寿命。本次大修设计将炉底到风口区下沿炉壳钢板厚度由36mm增加到50mm,风口区炉壳板采用60mm厚钢板,材质为Q345—B。
冷却壁
铁口区要经受高温渣铁的冲刷、泥炮的机械撞击,所以铁口是炉缸工作条件最恶劣的部位,上一代炉役炉壳开裂就是首先从铁口这个最薄弱的地方开始的。解决办法除了加厚铁口区炉壳板外,提高铁口区的冷却强度至关重要。因此,在2个铁口的两侧采用了埋铜管的铜冷却壁,其余冷却壁材质仍为铸铁冷却壁,冷却水管接管尺寸为Φ57mm×5mm。
炉衬结构
4号高炉炉缸炉底结构如图1所示。
(1)耐热基墩为耐热混凝土,圆周设1环碳素捣打料,吸收耐热混凝土的径向膨胀,减小对炉壳的张力。
(2)炭砖。炉底第1~4层用国产微孔炭块;第2层炭砖设置排铅槽;炉底满铺第5层至炉缸第12层采用某厂闲置的价位低廉的进口微孔炭砖。其中,第6、8、9层因原砖型长度不够,采用双环结构,两环之间采用高导热碳素捣打料填充,第13、14层用国产微孔炭块。两环之间采用导热性能优良的碳素捣打料非常关键,其生料导热系数达到16W/(m·K),烧后导热系数达到23W/(m·K),超过了SGL 7RD—N炭砖在常温时17W/(m·K)的指标。此双环结构的可靠性至少在理论上比较有把握,该碳素捣打料烧后指标见表1。
(3)陶瓷杯。陶瓷杯采用国产刚玉莫来石砖,其中杯垫设2层,高345mm,采用了防漂浮设计。
理想的炉缸应当是:炭砖通过其高导热特性将炉缸壁的热量及时带走,使1150℃铁水凝固线、870℃的炭砖环裂温度线阻滞在陶瓷杯内。炉缸壁形成稳定的渣铁凝固壳对保护炭砖至关重要,