高炉炉缸侧壁碳复合砖残余厚度和热面处保护层厚度传热模型分析

山东泰山钢铁集团有限公司(简称泰钢)1号高炉自2019年10月开炉投产以来,炉缸热电偶温度基本保持较低的温度。通过建立一维稳态传热模型计算碳复合砖的残余厚度和热面处保护层的厚度。结果表明,炉缸底部侧壁的碳复合砖侵蚀量较少,炉缸铁口中心线附近碳复合砖侵蚀量较多,高炉炉缸区域未出现“象脚状”侵蚀。高炉炉缸内保护层的厚度随着高度的增加而增大,富铁保护层易在铁口中心线以下形成,富渣保护层易在铁口中心线以上形成。碳复合砖中的主要成分氧化铝几乎不与铁水发生反应,而二氧化硅会与铁水发生反应。铁水渗透进入碳复合砖的临界孔隙为2.030μm,远大于其平均孔隙0.238μm,因此,采用碳复合砖有利于抵抗铁水的侵蚀。

高炉炉缸用碳复合砖在水蒸气条件下的氧化行为研究

高炉生产过程中,因风口、冷却器操作失误或设备故障等问题漏水现象频发,研究炉缸用耐火材料在水蒸气条件下的抗氧化性能具有很重要的现实意义,通过热重实验结合热力学分析,研究了高炉炉缸用碳复合砖在不同气氛、气体流量、水蒸气含量条件下的氧化行为。结果表明:碳复合砖在水蒸气条件下表现出良好的抗氧化性能;经比较,碳复合砖的抗水蒸气氧化性能远优于炭砖的抗水蒸气氧化性能,在水蒸气条件下能保证高炉的安全生产。

碳复合砖抗氧化性能研究

对高炉炉缸炉底用碳复合砖在空气环境下的抗氧化性能进行热力学分析和动力学分析。热力学分析结果表明,温度在800-1100K内,主要发生的是C的氧化反应;温度在1100-1500K内,主要发生的是SiC的氧化反应和石墨C的氧化反应。氧化实验结果表明,温度为600℃时,反应始终由C-O反应控速;温度为800℃以上时,控速环节逐渐转变为O2的扩散,且随着温度升高,O2扩散的阻力越大。

碳复合砖在柳钢5号高炉炉缸的应用

结合炉缸炉底内衬结构特点,对柳钢5号高炉碳复合砖内衬结构(第3代炉役)和传统内衬结构(第2代炉役)的生产状况和炉缸寿命进行调研分析。碳复合砖内衬结构在高炉生产波动较大、原燃料质量稳定性较差的条件下,炉缸热电偶温度长期维持在相对稳定水平,炉缸侧壁碳复合砖几乎没有被侵蚀。5号高炉生产实践表明,采用碳复合砖内衬结构显现出一定的优越性,不必因炉缸的安全问题而休风减产,也不必采用特殊的护炉手段增加额外的维护成本,因而,碳复合砖内衬是新一代长寿高炉炉缸炉底的优选材料。

碳复合砖炉缸无“象脚状”侵蚀现象探究

高义4号高炉开炉运行4年后中修发现,炉缸耐材侵蚀量极小,没有出现“象脚状”侵蚀,关键在于碳复合砖优良的导热性,能够促进碳复合砖热面黏滞保护层的形成,陶瓷相与炉渣良好的润湿性保证了保护层的稳定性,进一步保护砖衬。结合中修期间炉缸炉底侵蚀形貌的观察测量,建立一维稳态传热模型对保护层进行计算,结果表明,保护层沿高度方向分布均匀,厚度约为140 mm,炉缸侧壁与炉底接触部分保护层形成效果较好,厚度范围在180?200mm。

新型高炉陶瓷杯用碳复合砖的研制与应用

研制开发的新型高炉陶瓷杯用碳复合砖是基于已有的高炉陶瓷杯材料和炭砖的生产使用经验,将碳组分合理地引入到材料中,并采用碳结合,进行陶瓷材料与炭素材料的复合。保留制品内部的微孔结构的同时,保留炭砖和传统陶瓷杯材料各自的优点,综合性能不下降。

碳复合砖关键性能指标探析

简要阐明了高炉炉缸炉底安全对耐火材料性能的要求,并重点对碳复合砖的关键性能进行了阐述分析。通过与国内外知名炭砖综合性能的比较分析,碳复合砖的显气孔率、强度、抗氧化性和抗铁水侵蚀性、抗锌侵蚀性,明显优于国内外知名炭砖。认为碳复合砖,既吸收了微孔炭砖和刚玉陶瓷杯的优点,同时又克服了微孔炭砖和刚玉陶瓷杯的缺点,完全可以代替炭砖用于高炉炉缸炉底,是高炉炉缸炉底安全的新材料。

三维碳化硅/碳化硅陶瓷基编织体复合材料

采用化学气相浸渗法（ＣＶＩ），制备出三维Ｈｉ－ＮｉｃａｌｏｎＳｉＣ／ＳｉＣ陶瓷基编织体复合材料．经３０ｈ ＣＶＩ致密化处理后，复合材料的密度达到 ２５９·ｃｍ－３，所研制的三维 ＳｉＣ／ＳｉＣ复合材料不仅具有较高的强度，而且表现出优异的韧性和类似金属材料非灾难性的断裂特征．复合材料的主要力学性能指标为：弯曲强度 ８６０ＭＰａ，断裂位移 １．２ｍｍ，断裂韧性４１．５ＭＰａ·ｍ１／２，断裂功２８．１ｋＪ·ｍ－２，冲击韧性３６．０ｋＪ·ｍ－２．

高炉炉缸黏滞层物相及形成机理

通过对高炉炉缸黏滞层化学成分分析、XRD、SEM-EDS分析及对炉缸用碳复合砖性能、微观结构的研究,探明了炉缸黏滞层的形成机理.结果表明:碳复合砖本身致密的微观结构使其具有优良的抗渣铁侵蚀性能,且具备自护炉机制,能够形成石墨-C层、高铝渣层、石墨层多相体系.并通过计算得出高炉炉缸侧壁石墨碳析出热力学条件,表明在一定的铁水流动条件下,石墨碳与铁水存在溶解析出平衡,从而隔离开铁水与砖衬的直接接触,延缓砖衬侵蚀,实现高炉炉缸长寿.

通才2号高炉炉缸破损调查

以通才2号高炉炉缸为研究对象,研究炉缸侧壁黏结物中主要物质元素的成分、分布、沉积行为,以及矿物质组分的转化机理,利用化学分析、扫描电镜、X射线衍射仪对样品的元素组成、微观形貌和矿物组成进行分析。结果表明,高炉炉缸侧壁形成的黏结物主要为双层结构,分别是石墨碳层和渣层,且石墨碳层中含有一定量的渣相。黏结物中渣相的主要来源为焦炭灰分而非高炉炉渣。黏结物的化学成分和物相组成,随高炉炉缸深度的增加并未发生明显的变化。分析了焦炭灰分的演变规律和黏结物中石墨碳的来源,从而为高炉正常生产过程中炉缸黏滞层的形成提供有益的参考和指导,实现高炉炉缸长寿。

山西通才3~#1300m^3高炉设计特点

山西通才工贸公司3#1 300 m3高炉设计采用全冷却壁、砖壁合一薄壁炉衬、铜冷却壁、碳砖-陶瓷杯复合炉底、全软水密闭循环冷却系统、炉顶布料控制技术、干法除尘、BPRT等一系列先进实用技术,高炉投产后取得了良好的技术经济指标,最高日产量4 040 t/d,利用系数达到2.78 t/(m3·d),燃料比502 kg/t,煤比152 kg/t,风温1 313℃。

柳钢5号高炉炉缸侵蚀诊断及大修实践

采用平壁一维稳态传热模型对柳钢5号高炉炉役后期炉缸残余炭砖长度进行计算,计算结果与停炉后测量结果基本一致。停炉后采用碳复合砖对炉缸炉底进行大修,并配置了炉缸炉底侵蚀在线监控系统。总结高炉炉缸大修实践及其效果。

柳钢5号高炉炉缸侵蚀诊断及大修实践

采用平壁一维稳态传热模型对柳钢5号高炉炉役后期炉缸残余炭砖长度进行计算，计算结果与停炉后测量结果基本一致。停炉后采用碳复合砖对炉缸炉底进行大修，并配置了炉缸炉底侵蚀在线监控系统。总结高炉炉缸大修实践及其效果。

硫酸盐侵蚀环境对CFRP-粘土砖界面粘结性能的影响

为探究硫酸盐浸泡环境下碳纤维增强复合材料(CFRP)-粘土砖界面粘结性能退化规律,试验采用质量分数为10wt%的硫酸盐溶液对CFRP-粘土砖试件进行加速腐蚀,并对材料性能进行测定,通过采集应变、承载力等参数,分析CFRP与粘土砖界面承载力能力与粘结强度变化规律。研究表明:硫酸浸泡对CFRP片材和树脂胶的力学性能无显著影响,但对粘土砖的抗压强度有明显影响,经过180天硫酸盐浸泡后,粘土砖抗压强度下降了34.50%。对于CFRP-粘土砖界面的极限承载力与粘结强度,研究发现CFRP的宽度对界面承载力和粘结强度均有影响,增加界面的宽度,可以增加界面的承载能力,但界面粘结强度会因此而下降,且粘结宽度越大,在硫酸盐持续浸泡作用下界面粘结性能退化越显著。在试验基础上引入硫酸盐综合影响系数,并对其采用两种不同方式进行计算,建立考虑硫酸盐浸泡影响的CFRP-粘土砖界面承载力关系模型,通过与试验值对比,本文提出的CFRP-粘土砖界面承载力能关系模型能够很好地预测硫酸盐持续浸泡对CFRP-粘土砖界面承载力退化情况。

高炉炉缸耐火材料应用现状及重要技术指标

从高炉长寿的角度,讨论了炉缸部位选用优质耐火材料的重要性;介绍了3种高炉炉缸耐火材料,分别是炭砖、刚玉质砖、碳复合砖,并介绍了这3种耐火材料的国内外发展情况;揭示了针对炉缸部位耐火材料的4项重要性能指标作用机理,包括热导率、铁水溶蚀指数、抗炉渣侵蚀性和微气孔化指标,并对比分析了3种耐火材料的上述性能指标。表明碳复合砖的综合性能指标优于炭砖和陶瓷杯;应用在高炉炉缸部位的耐火材料不能追求某一指标的发展,应注重各项指标协调综合提高;碳复合材料是新一代炉缸耐火材料的发展趋势。