大型高炉炉缸合理死铁层深度理论分析

通过高炉炉缸破损调查分析,提出了大型高炉炉缸合理死铁层深度的理论计算方法,为大型高炉炉缸设计合理死铁层提供依据。

高炉象脚侵蚀成因及最佳死铁层深度的探讨

对高炉象脚侵蚀的成因进行了探讨,指出由于风口回旋区遮断了其下部焦炭所受上部炉料的压力,其下方对应的位置相对易形成间歇性及经常性的缺焦区。而较厚的经常性缺焦区是形成象脚侵蚀的必要条件。从理论上推导出了死铁层内能够产生间歇性及经常性缺焦区的位置,并提出了最佳死铁层深度的计算公式。分析了国外高炉倾向于加大死铁层深度的原因,并提出了预防象脚侵蚀的方法。

关于死铁层深度的讨论

对高炉死铁层相关问题进行了讨论,希望能取得一些共识,以利炼铁生产的发展。

关于高炉死铁层深度的计算方法

对高炉死铁层深度计算公式进行了讨论,推出一组简便易行的计算公式,并得出死铁层深度应与高炉有效高度相关的结论。

高炉炉缸死铁层深度优化设计

高炉炉缸死铁层深度是高炉重要设计参数之一,死铁层深度对高炉寿命影响重大。针对大型高炉死铁层深度优化问题,基于2 000、2 500、3 000、4 000、5 000m^(3)级的国内外部分高炉死铁层深度统计情况,得出中国死铁层深度占炉缸直径的19.7%~23.3%的现状。通过建立高炉死料柱的受力模型,在保证死料柱浮起的条件下,计算出2 000、3 000、4 000及5 000m^(3)级高炉死铁层适宜深度占比分别为23.8%、24.3%、24.8%、25.5%。通过分析高炉设计参数及操作参数与死铁层深度的关系,提出高炉在实际生产中,为促进死料柱浮起及增大死铁层实际深度,可采取适当增大焦比、减小块状带孔隙率、增大风速、减小鼓风压力与炉顶压力的差值、控制死料柱孔隙率为0.40~0.48等措施,为死铁层优化设计和高炉操作提供指导。

高炉适宜死铁层深度综述

制约中国高炉长寿的关键环节在炉缸区域,铁水环流是造成炉缸象脚侵蚀的主要原因.阐明了死料柱在高炉生产过程中坐沉与浮起时对炉缸寿命的影响,综述了部分炼铁工作者采用试验模型、理论分析、解剖调查、数据回归等手段对高炉适宜死铁层深度的研究成果,归纳总结出3种不同观点：死铁层深度与炉缸直径之比大于25％,22％～25％,15％～20％,为高炉死铁层深度设计提供了参考依据.加深死铁层深度有利于减轻铁水环流,防止象脚侵蚀,是大势所趋.

基于图像处理的高炉炉缸死铁层中焦粒信息分析

高炉铁口水平线下(死铁层区)死料堆的位置、大小、孔隙度、更新速度等直接决定铁水及炉渣在炉缸内的流动方式,同时影响炉缸传热、耐材的侵蚀、铁水及渣的排出速度等。使用图像处理技术对莱钢1880m3高炉浸入死铁层中死料柱下部形状、孔隙度、焦粒尺寸、形貌分布等关键信息进行了提取。通过分析计算得到死料柱下部焦层二维孔隙度为56.73%。该区域焦粒平均粒度为15.3mm,缩减了约70%。通过形貌分析发现炉缸死铁层中焦炭更接近椭球状,该现象说明自炉顶装入后焦炭各方向消耗速度不一致,具有明显的取向性。该高炉内渣铁通过炉缸该区域死料柱焦粒过程中,水平方向与竖直方向冲刷程度较深。有助于对高炉炉缸“黑箱”进行信息解析,进一步加深操作者对于高炉冶炼过程中死料柱下部及炉缸工作状态的认知。

首钢股份3号高炉死料柱行为及出铁维护探析

通过对首钢股份3号高炉炉缸死料柱的受力计算,明确了死料柱的沉浮状态,确定了死料柱根部位置及剪切力最大的位置。在此基础上,根据现场出铁制度和模式,分析了单场出铁及出铁对死料柱行为和炉缸侧壁炭砖侵蚀的影响。结果表明,当未出净铁水量超过1601时,死料柱则由沉坐炉底变为小幅度浮起状态,若此时死料柱透气透液性相对较差,铁口中心下方2-2.5m处的炭砖将受到异常侵蚀。

基于死焦堆受力模型的高炉炉缸炉底温度差异

调研国内2座大型高炉,发现炉缸与炉底温度关系存在差异,高炉A炉缸、炉底温度变化趋势相反,而高炉B炉缸与炉底温度变化趋势一致。利用死焦堆受力平衡模型,分析国内4座高炉的死焦堆浮起状态、炉缸炉底温度或者侵蚀的差异。研究结果发现,高炉内部死焦堆浮起高度会影响炉缸侧壁、炉底温度关系,进而影响其侵蚀形貌。高炉A死焦堆浮起高度明显大于高炉B死焦堆浮起高度,导致高炉A和B炉缸、炉底温度变化关系不一致。渣液面高度和死焦堆的空隙率会影响死焦堆的浮起高度,分析不同因素导致空隙率减小时的死焦堆浮起状态。死焦堆沉坐炉底时,炉缸、炉底温度变化趋势相反;死焦堆小幅度浮起时,炉缸、炉底温度变化一致;死焦堆大幅度浮起时,炉缸、炉底温度变化趋势相反。

延长高炉寿命的若干问题探讨

近年来,一些企业的高炉依然存在安全隐患,严重限制高炉高效生产。系统分析了高炉设计、铁口以下区域炭砖种类选择、炉缸冷却制度、施工质量管理、日常维护与操作技术等高炉长寿影响因素,论述了炉缸压浆护炉、含钛炉料护炉和在炭砖热面形成永久性保护层的延长高炉寿命技术,以期为实现高炉高效长寿提供参考和借鉴。

加档坝后对不同死焦柱高炉炉缸的影响

炉缸内铁液环流对炉缸内衬的侵蚀有重要影响,而导致铁液环流的主要因素则是死焦柱的存在。为此,根据炉缸内实际尺寸,运用质量和动量守恒方程来模拟计算,研究了不同死焦柱类型和位置的高炉炉缸剪应力的变化;由于铁液环流对炉缸的侧壁以及炉缸侧壁与炉底交界部位的冲刷作用较强,因此在炉缸侧壁和炉底位置修砌一道环形档坝,观察其对炉底剪应力的影响。结果表明,炉底出铁口近端受到的剪应力较大,而在出铁口远端炉底剪切应力最小;死焦柱浮起时,炉底剪应力减小;焦炭自由区越大,炉底剪应力越小;增加档坝可以有效的减轻炉底受到的剪应力,炉底剪应力越大,增加档坝后减轻的炉底受到的剪应力值越大。

永钢2^#高炉停炉残铁量偏大原因分析

针对永钢2#高炉停炉残铁量偏大的问题,通过对近几年永钢高炉停炉数据的对比分析,发现残铁量偏大的原因与停炉前的炉况有关,主要是死铁层死料堆肥大使得残铁量偏大。

高炉中修开炉关键技术及宝钢实践

结合宝钢高炉中修开炉实践,对高炉中修开炉关键技术如开炉料结构、上下部操作制度、加风节奏的把控、炉缸的加热,以及第一炉渣铁的排放等进行了总结。认为高炉开炉采用开放中心的布料制度能够快速形成中心气流,有利于炉况的稳定顺行;根据炉料化学反应的进程,加风节奏建议按照四个阶段进行控制;开炉第一炉铁水温度比新开高炉要低,不必追求第一炉铁水1500℃以上的高温;出好第一炉铁非常关键,采用预埋氧枪的方式有利于渣铁的排放,按照体积置换计算实际装入的料批数作为开铁口时机是科学合理的。

包钢5号高炉炉缸破损原因探析

对包钢5号高炉炉缸破损调查结果进行了分析,并对炉缸长寿技术提出了建议。破损调查结果表明,5号高炉炉缸整体出现了“象脚形”侵蚀,铁口区域以及铁口夹角之间侵蚀最为严重,最薄处炭砖厚度为160mm,侵蚀率为88.15%。认为5号高炉炉缸破损的原因,主要是碱金属、锌及死铁层深度等因素的影响。为实现炉缸长寿,建议加强入炉碱金属负荷、锌负荷的合理控制;在后期的改造设计中,应减小死铁层深度,尽量将铁口的夹角确定在合理的范围之内。

高炉炉缸形成“蒜头状”侵蚀的分析和对策

高炉炉缸死铁层部位形成“蒜头状”侵蚀是影响高炉炉缸寿命的关键。形成“蒜头状”侵蚀的根本原因是炉缸死铁层部位没有持久的渣皮覆盖以及碳砖抗铁水侵蚀能力差；其对策主要是在碳砖砌体热面增加保护层和改善碳砖的有关性能。

高炉炉缸上推力的作用

在文献［１］中提出上推力概念，在文中导出上推力计算公式（５）。基于此公式计算，得出合理的高炉死铁层深度。

高炉设计与高炉寿命

重点阐述了死铁层深度、炉腹角、铁口的设置、陶瓷杯和炉缸结构的设计对高炉寿命的影响。作者建议:大高炉死铁层深度应为炉缸直径的15％,炉腹角不大于80°,铁口不宜布置在高炉同一侧,炉缸结构从热面到冷面耐火材料导热系数应逐渐增大。

武钢高炉炉缸长寿设计探讨

结合武钢6座高炉炉缸长寿实践,围绕炉缸设计与选材、炉缸冷却壁、死铁层深度及炉缸监控等方面对高炉炉缸长寿设计进行了探讨。认为延长炉缸寿命的核心在于强化炉缸的传热能力,促进炉缸自保护渣铁壳的形成;炉缸死铁层不宜过深,应保证炉缸炉底整体侵蚀缓慢,从而最大限度延长炉缸寿命。武钢高炉采用水温差计算热流强度,炉缸测温热电偶数据和炉壳定期测温等综合手段监控炉缸服役状况,保障了炉缸长寿目标的实现,预计武钢6座高炉炉缸寿命均可达到20年以上。

关于高炉长寿若干关键问题及对策解析

从死铁层深度、炭砖侵蚀机理及炉缸活性等3个方面探讨了影响高炉长寿的共性问题及实际生产中的相应对策。国内高炉死铁层设计深度较浅,应适当加深,可通过调控死料柱空隙度调整实际死铁层深度;铁水溶蚀、碱金属侵蚀和铁水渗透、热应力作用分别是炭砖侵蚀的本质、直接原因、加剧手段,优化耐火材料的性能、采用高质量原料、加强冷却、保证风量及水量均匀性可预防炭砖不均匀及异常侵蚀现象;依据滞留率模型,提高炉缸活性应重点关注入炉焦炭粒度及质量,调整造渣制度,适当增大风量和采取中心加焦操作。

高炉炉缸死料柱受力分析及影响因素

死料柱浮起高度对炉缸寿命有重大影响,高炉设计、操作和炉内工作状态决定了炉缸死料柱的浮起高度。为了明确高炉设计、操作和炉内工作状态对死料柱浮起高度的影响规律,通过建立死料柱受力模型,以国内某5000m3级高炉为研究对象,定量分析了相关重要因素的影响程度。结果表明,死铁层深度占炉缸直径比例增加1%,死料柱浮起高度增加0.155m;球团矿比例提高10%,死料柱浮起高度降低0.058m;矿焦比增加0.1,死料柱浮起高度降低0.027m;压差增加10kPa,死料柱浮起高度增加0.29m;料线增加0.1m,死料柱浮起高度增加0.018m;铁口深度增加0.1m,死料柱浮起高度降低0.021m;铁口角度增加1°,死料柱浮起高度降低0.081m。研究结果为死铁层优化设计和调控高炉死料柱状况提供了指导和参考。