專利名稱：高爐爐缸的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及煉鐵高爐，尤其屬于煉鐵高爐爐缸。
背景技術：
高爐的爐缸是保存鐵水的區(qū)域，這一部分的熱流強度很高，由于鐵水對爐缸爐底的沖刷、氧化和化學侵蝕，爐缸爐底被燒穿而導致高爐停爐停產的現(xiàn)象在國內外屢見不鮮。就現(xiàn)代大型高爐本體而言，如何延長爐缸爐底的使用周期，成為高爐長壽的一個關鍵性限制環(huán)節(jié)。
從高爐煉鐵的實踐可知，當鐵水和熔渣到達爐缸時，由于爐缸內襯的溫度低于鐵水和熔渣，緊靠爐缸內襯表面的渣鐵便會凝固，形成所謂的“凍結殼體”。這層殼體的存在對保護爐缸的耐火材料免受鐵水和熔渣的沖刷和侵蝕是有很大好處的，爐缸內襯的溫度越低，“凍結殼體”就越厚。實踐表明，當爐襯表面溫度能保持在1000-1100℃以下，則“凍結殼體”的厚度可以保持在10mm以上。但是，當高爐的冶煉過程不穩(wěn)定，爐缸內襯的溫度升高，導致殼體融化，爐襯耐火材料就會繼續(xù)受到鐵水和熔渣的沖刷、侵蝕，使爐缸爐襯變薄。所以，如何保證爐襯的良好導熱性，是必須首先關注的問題。
另一方面，通過對高爐爐缸的破損調查可知，碳磚爐襯在使用一段時間之后會出現(xiàn)一個環(huán)狀的裂紋帶，這是因為碳磚受到爐內高溫堿金屬蒸汽侵蝕的結果。而只當爐溫達到1000-1100℃才出現(xiàn)對碳磚的損蝕。這一溫度帶越靠近爐缸表面，裂紋帶對爐襯的破壞越輕。因此，如何控制整個爐襯的導熱狀況，使爐襯表面溫度保持在1000-1100℃以下，則堿金屬蒸汽就不會對爐襯產生腐蝕作用。
綜上所述，爐缸的溫度場分布是至關重要的。不管是保持“凍結殼體”的存在，還是避免堿金屬蒸汽的腐蝕，都要求爐缸各部分都具有良好的導熱性，及時將爐襯的熱量傳到爐殼，將爐缸內襯的表面溫度控制在1000-1100℃以下。如果能做到這一點，就能保證高爐永遠不損壞。為了達到這一目的，就必須保證爐缸的各部分都具有良好的導熱性。目前，世界上通常的做法是爐襯材料用碳磚，爐殼用銅質冷卻壁。微孔碳磚在1000℃時的導熱率為22W/mK，而銅冷卻壁的導熱率高達224W/mK。但是在實際工作中發(fā)現(xiàn)，即使采用了高導熱性的砌筑材料，整個爐缸的熱傳導情況仍不太理想。經研究，這與爐缸的砌筑方式有很大關系。目前普遍采用的砌筑方式如圖1所示。圖中，1是銅冷卻壁、2是碳素搗打層、3是大塊碳磚，4是剛玉磚。碳素搗打層的作用是吸收新爐體在加熱過程中爐襯的膨脹，當爐缸達到熱平衡后，這一層碳素搗打料就失去吸收膨脹的作用。在這種砌筑方式中，碳素搗打層緊靠銅冷卻壁，由于銅冷卻壁的導熱性相當好，在實際工作中，碳素搗打層的溫度只有40-50℃。對于碳素搗打料而言，只有在100℃經過24小時的烘烤后，導熱系數才可以到到其最大值20W/mK。當碳素搗打層的溫度處于40-50℃時，導熱率只有5-10W/Mk。實際上這層碳素搗打層成為一個低導熱率的隔熱層，嚴重影響熱量的傳遞。使高導熱系數的銅冷卻壁和碳磚發(fā)揮不了強化冷卻的作用，嚴重時還可以使爐缸磚襯溫度過高，超過正常工作溫度，迫使高爐減產降溫，影響高爐壽命。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提出了一種通過改變碳素搗打層的位置，以有效地改善爐缸的熱傳導狀況，從而提高高爐使用壽命的高爐爐缸。
技術措施本發(fā)明所述的高爐爐缸由鑄銅冷卻壁、碳素搗打料層、大塊碳磚及剛玉磚組成，其特點是在銅冷卻壁內側砌筑一層小塊碳磚，碳素搗打料層處于小塊碳磚和大塊碳磚之間。
其還在于小塊碳磚的厚度為200-250mm。
由于碳素搗打料層向爐內推移了200-250mm，則這一碳素搗打料層的工作溫度必然有所升高，可以達到碳素搗打料的固化溫度(＞80℃)，其導熱系數可以達到20W/Mk以上，與碳磚的導熱系數相匹配，使整個爐缸的熱傳導不受阻礙，使爐襯表面溫度始終保持在1000-1100℃以下。其結果是保持熔融渣鐵在爐襯表面形成的“冷凍殼體”有足夠的厚度，以抵御鐵水和熔渣的沖刷、侵蝕；又能避免堿金屬蒸汽對爐襯的腐蝕。這樣便可以保證爐缸在整個爐役中的厚度不減小，達到無損爐缸的目的，使高爐壽命達到20年以上。按減少一次大修計，僅檢修費用就可以節(jié)省4-5億元；另外，高爐檢修約需要6個月的時間，3000M3高爐每年產量約為260萬噸，6個月的產量損失高達3-4億元。因此，本發(fā)明的經濟效益在10億元以上。


圖1是目前常規(guī)采用的高爐爐缸結構示意中1是銅冷卻壁、2是碳素搗打料層、3是大塊碳磚，4是剛玉磚。
圖2是本發(fā)明的高爐爐缸結構示意圖，圖中1是銅冷卻壁、2是碳素搗打料層、3是大塊碳磚，4是剛玉磚，5是小塊碳磚。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的闡述。
從圖1可見，在常規(guī)的砌筑方式中，碳素搗打料層(2)緊靠銅冷卻壁(1)，由于銅冷卻壁(1)的導熱性相當好，所以碳素搗打料層(2)的溫度只有40-50℃，遠未達到碳素搗打料的固化溫度(＞80℃)，此時碳素搗打料層(2)的導熱率只有5-10W/Mk。實際上這層碳素搗打料層(2)成為一個低導熱率的隔熱層，嚴重影響熱量的傳遞。使高導熱系數的銅冷卻壁(1)和大塊碳磚(3)發(fā)揮不了強化冷卻的作用。為了解決這一問題，在武鋼7號高爐上采用了新的設計。如圖2所示，新設計的砌筑方式與常規(guī)砌筑方式的不同點是將原來設計在銅冷卻壁(1)內側碳素搗打料層(2)用一層厚度為200mm小塊碳磚(5)取而代之，這一層小塊碳磚(5)的內側再砌筑碳素搗打料層(2)，使砌筑碳素搗打料層(2)處于小塊碳磚(5)和大塊碳磚(3)之間。與常規(guī)砌筑方式相比，砌筑碳素搗打料層(2)的位置向內移動了200mm，其結果是這一碳素搗打料層(2)的工作溫度必然有所升高，可以達到100℃左右，超過碳素搗打料的固化溫度(＞80℃)，其導熱系數可以達到20W/Mk以上，與大塊碳磚(3)的導熱系數相匹配，使整個爐缸的熱傳導不受阻礙，使爐襯表面溫度始終保持在1000-1100℃以下。其結果是保持熔融渣鐵在爐襯表面形成的“冷凍殼體”有足夠的厚度，以抵御鐵水和熔渣的沖刷、侵蝕；又能避免堿金屬蒸汽對爐襯的腐蝕。這樣便可以保證爐缸在整個爐役中的厚度不減小，達到無損爐缸的目的，使高爐壽命達到20年以上。
權利要求
1.高爐爐缸，由鑄銅冷卻壁(1)、碳素搗打料層(2)、大塊碳磚(3)及剛玉磚(4)組成，其特點是在銅冷卻壁(1)的內側砌筑一層小塊碳磚(5)，碳素搗打料層(2)處于小塊碳磚(5)和大塊碳磚(3)之間。
2.根據權利要求1所述的高爐爐缸，其特征在于小塊碳磚(5)的厚度為200-250mm。
全文摘要
本發(fā)明屬于煉鐵高爐爐缸。其解決爐襯的導熱狀況及爐缸結構存在的問題。技術措施高爐爐缸，由鑄銅冷卻壁(1)、碳素搗打料層(2)、大塊碳磚(3)及剛玉磚(4)組成，其特點是在銅冷卻壁(1)的內側砌筑一層小塊碳磚(5)，碳素搗打料層(2)處于小塊碳磚(5)和大塊碳磚(3)之間。由于碳素搗打料層向爐內推移使其工作溫度升高，達到碳素搗打料的固化溫度(＞80℃)，其導熱系數可以達到20W/Mk以上，與大塊碳磚的導熱系數相匹配，使整個爐缸的熱傳導不受阻礙，使爐襯表面溫度始終保持在1000－1100℃以下。達到無損爐缸，使其壽命達到20年以上。
文檔編號C21B7/10GK1676616SQ20051001849
公開日2005年10月5日 申請日期2005年4月1日 優(yōu)先權日2005年4月1日
發(fā)明者張壽榮, 連誠, 宋木森, 鄧棠, 傅連春 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司