CN103305642A - 一种高炉扬冷避热型梯度布砖方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高炉扬冷避热型梯度布砖方法，属于炼铁高炉长寿技术领域。技术方案是工艺流程为：①首先对高炉炉缸、炉底进行扁钢网安装及找平层施工，然后依次分层施工；②第Ⅰ层满铺炉底石墨砖砌筑施工；③第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ层满铺炉底炭砖砌筑施工；④炉底陶瓷杯垫砖的砌筑施工；⑤炉底、炉缸侧壁炭砖砌筑施工⑥炉缸陶瓷杯壁砌筑施工；炉缸炉底采用不同导热系数砖层的布置，各层耐火材料导热系数由靠近铁水热面到冷却面逐步增大，形成梯度。本发明的优点和效果：改变炉缸炉底所用耐火材料的导热系数及布置方式，以达到最佳的“散热”或“隔热”效果，延长炉缸炉底的寿命。

Description

一种高炉扬冷避热型梯度布砖方法

技术领域

本发明涉及一种高炉扬冷避热型梯度布砖方法，属于炼铁高炉长寿技术领域。 

背景技术

实现高炉的长寿是降低高炉炼铁成本的一个有效途径，炉缸、炉底侵蚀是影响高炉高效长寿的主要因素，并且炉缸、炉底寿命决定高炉寿命，相比而言,我国高炉的长寿水平与国外先进水平仍然有差距，仅少数高炉可实现10～15年的长寿目标。高炉炉缸炉底炭砖总热阻相同而布砖方式不同的炉缸或炉底温度场分布不同，影响高炉炉缸炉底寿命，背景技术的“传热法”炉缸炉底和“隔热法”的复合炉缸炉底各有特点：对于“传热法”的炉缸炉底，每层耐火材料的导热系数都很高，热量传输很容易，但由于靠近铁水的砖层的高导热性，铁水的热量过于容易地进入炉底炭砖，使得冷却水从炉缸带走热量的能力小于铁水向炭砖传入热量的能力，炉缸炉底将会持续升温，即“传热法”炉缸“避热”不足，同时炭砖内的温度梯度小，接近冷却水的炭砖的温度高达200℃左右，使得冷却水和炭砖间的对流换热加大，造成炉底热量损失过多，“传热法”炉缸炉底“避热”不足，“扬冷”过大。对于“隔热法”炉缸炉底，铁水的热量很难传入其中，铁水温度无法降低到1150℃凝固线以下，即无法形成“自保护”的渣铁壳，虽然绝热材料耐热度很高，但长期直接面对高温铁水的冲刷，由于其他热力学、化学破坏等因素，也避免不了被侵蚀，即“隔热法”炉缸炉底在靠近铁水端“避热”过大，由于绝大部分的热量都被绝热材料隔离开，炉底的炭砖层的温度很低，尤其是接近冷却系统的炭砖温度低，冷却水带走的热量很少，即使炉底下方采用较高导热系数的炭砖，冷却水也处于基本作“无用功”的状态，“隔热法”炉缸炉底以材料的损耗为长寿的代价，即“避热”过大，“扬冷”不足，“传热法”炉缸炉底和“隔热法”的炉缸炉底都不能实现炉缸炉底长寿。 

发明内容

本发明目的是提供一种高炉扬冷避热型梯度布砖方法，改变炉缸炉底所用耐火材料的导热系数及布置方式，以达到最佳的“散热”或“隔热”效果，延长炉缸炉底的寿命，解决背景技术中存在的上述问题。 

本发明的技术方案是：一种高炉扬冷避热型梯度布砖方法，工艺流程为：①首先对高炉炉缸、炉底进行扁钢网安装及找平层施工，然后依次分层施工；②第Ⅰ层满铺炉底石墨砖砌筑施工；③第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ层满铺炉底炭砖砌筑施工；④炉底陶瓷杯垫砖的砌筑施工；⑤炉底、炉缸侧壁炭砖砌筑施工⑥炉缸陶瓷杯壁砌筑施工；炉缸炉底采用不同导热系数砖层的布置，各层耐火材料导热系数由靠近铁水热面到冷却面逐步增大，形成梯度。 

炉底炉缸自下而上为：找平层厚度180mm，导热系数为20 W/mK；第Ⅰ层石墨砖厚度400mm，导热系数为70 W/mK；第Ⅱ层炭砖为半石墨砖，厚度400mm，导热系数为20W/mK；第Ⅲ层炭砖为微孔碳砖，厚度400mm，导热系数为16 W/mK；第Ⅳ、Ⅴ层炭砖为两层超微孔碳砖，厚度800mm，导热系数为20 W/mK；炉底陶瓷杯厚度800mm，导热系数为4.5 W/mK，各层耐火材料导热系数由靠近铁水热面到冷却面逐步增大，形成梯度。 

所述找平层施工，使用无水泥硅胶结合不定型耐材找平，从炉底水冷管下半部分水冷管直径1/3处开始施工，厚度满足将炉底水冷管包围2/3，厚度为180mm，导热系数为20 W/mK。 

所述第Ⅰ层满铺炉底石墨砖砌筑和第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ层满铺炉底炭砖砌筑：炭砖从下到上分五层砌筑，依次为：石墨砖1层，厚度400mm，半石墨砖1层，厚度400mm，微孔碳砖1层，厚度400mm，超微孔碳砖2层，厚度800mm。 

所述炉底陶瓷杯垫砖的砌筑：在第Ⅴ层超微孔碳砖上表面砌筑一层厚度为800mm的陶瓷杯垫砖，导热系数为4.5 W/mK。 

所述炉底、炉缸侧壁炭砖砌筑，炭砖共计48层，每层厚度为98.3mm，水平缝隙为1.7mm，从炉底第3层炭砖上表面开始，从下到上依次为：1-8层为NMA砖，导热系数为17W/mK；9-12层为NMD+NMA砖5环，导热系数分别为60、17W/mK，NMD砖紧贴冷却壁，共3环，NMA砖紧贴NMD砖，共2环；13-16层为NMD+NMA砖4环，导热系数不变，NMD砖紧贴冷却壁，共2环，NMA砖紧贴NMD砖，共2环；17-48层为NMD+NMA砖3环，导热系数不变，NMD砖紧贴冷却壁，共1环，NMA砖紧贴NMD砖，共2环。 

所述炉缸陶瓷杯壁砌筑，在陶瓷杯垫砖及炉底炭砖上表面、炭砖内侧砌筑3层陶瓷杯壁，导热系数为4.5 W/mK。 

本发明采用的“扬冷避热”，能体现出炉缸炉底长寿节能的实质，那就是保证高温铁水有能力传入耐火材料一定的热量，使接近砖层的铁水温度降至1150℃凝固线，生成“自保护”的不需要额外成本的“可再生”的渣铁壳，阻挡铁水对炭砖的侵蚀，并以此为前提尽量减小铁水额外的热量进入炭砖，以达到合理的“避热”，在靠近铁水的砖层达到合理“避热”的基础上，逐渐增大炉底靠近冷却系统的耐火材料的导热性，使进入砖层的热量快速地传过炉底被冷却水带走，令炉底砖层大体上保持较低的温度，以达到恰当的“扬冷”。同时分析炉缸炉底炭砖总热阻相同而布砖方式不同温度场分布，采用了“扬冷避热型梯度布砖法”的炉缸炉底结构，并选择合适的耐材导热系数和厚度，应用于新建2500m³高炉炉缸炉底结构，可以实现15年以上的寿命目标。 

本发明为了延长炉缸炉底的寿命，从热量传输方面入手，改变炉缸炉底所用耐火材料的导热系数及布置方式，以达到最佳的“散热”或“隔热”效果，背景技术“传热法”的高导炭砖炉缸炉底和“隔热法”的复合炉缸炉底从不同的角度出发来抵抗铁水的侵蚀，但自身都存在着矛盾，无法把对铁水侵蚀的抵抗和冷却系统作用的发挥结合起来，其根本原因就是炉缸或炉底的热阻基本被认为是一个整体，忽视了不同砖层热阻的改变对炉缸炉底温度场分布的影响。 

本发明的优点和效果：改变炉缸炉底所用耐火材料的导热系数及布置方式，以达到最佳的“散热”或“隔热”效果，延长炉缸炉底的寿命。 

附图说明

图1是自上而下炭砖导热系数从5 W/mK逐渐增大到40 W/mK的温度场分布； 

图2是相反的炭砖导热系数从40W/mK降低到5 W/mK的温度场分布；

图3 本发明炉缸炉底设计运行时温度场分布；

图4本发明扬冷避热梯度布砖法炉缸炉底的温度场分布；

图5本发明实施例2500m³高炉炉缸炉底结构图；

图中：风口中心线1、铁口中心线2、风口组合砖3、陶瓷杯壁4、刚玉浇注料5、铁口框砖6、碳捣料7、陶瓷杯垫砖8、NMA砖9、NMD砖10、超微孔碳砖11、微孔碳砖12、半石墨砖13、石墨砖14、找平层15。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明做进一步说明。 

一种高炉扬冷避热型梯度布砖方法，工艺流程为：①首先对高炉炉缸、炉底进行扁钢网安装及找平层施工，然后依次分层施工；②第Ⅰ层满铺炉底石墨砖砌筑施工；③第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ层满铺炉底炭砖砌筑施工；④炉底陶瓷杯垫砖的砌筑施工；⑤炉底、炉缸侧壁炭砖砌筑施工⑥炉缸陶瓷杯壁砌筑施工；炉缸炉底采用不同导热系数砖层的布置，各层耐火材料导热系数由靠近铁水热面到冷却面逐步增大，形成梯度。 

  

本发明实施例具体的工艺流程为：

所述找平层施工，使用无水泥硅胶结合不定型耐材找平，从炉底水冷管下半部分水冷管直径1/3处开始施工，厚度满足将炉底水冷管包围2/3，厚度选择为180mm，导热系数为20 W/mK。

所述对高炉炉缸、炉底进行扁钢网安装及找平层施工施工步骤： 

⑴ 清理水管表面残存的耐材，清除灰尘；

⑵ 金属找平格栅系统安装完毕；

⑶ 浇注：耐材由炉壳外围向中心浇注，直至泥浆到达每条格栅棒的顶部，同时将每条格栅棒下沿封死，将格栅棒箍好以免泥浆流跑；

⑷ 第一套交错条浇好后，在其表面喷涂一层轻矿物油，所有第一套条浇完后，耐材4-6小时的无干扰固化；

⑸ 第二次浇注每条完成后，在其表面喷涂一层轻矿物油；

⑹ 所有条被涂油后，整个找平层无干扰“休息”至少24小时，使其固化；

⑺ 找平格栅上表面标高误差不超过0-－2mm；

⑻ 用3m靠尺检查表面平整度≤1.5mm；水平仪测量各点的相对标高差＜5mm。

所述第Ⅰ层满铺炉底石墨砖砌筑和第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ层满铺炉底炭砖砌筑：炭砖从下到上分五层砌筑，依次为：石墨砖1层，厚度400mm，半石墨砖1层，厚度400mm，微孔碳砖1层，厚度400mm，超微孔碳砖2层，厚度800mm。 

所述第Ⅰ层满铺炉底石墨砖砌筑施工步骤： 

⑴ 第Ⅰ层满铺炉底石墨砖的砌筑，导热系数为70 W/mK

①第Ⅰ层满铺炉底石墨砖层砌筑撂底列时，其纵向中心线与高炉内0°-180°中心线相差60°，在炉底中央打好碳油后，砌筑一块带十字中心线的石墨砖，控制该石墨砖上表面的中心点位于高炉垂直中心上，然后再砌筑同一列的前后两块石墨砖及同一列的其它石墨砖。

②当砌筑完一列石墨砖时，在该列石墨砖的两头与冷却壁之间要用木契顶紧，直到检查该列垂直砖缝全部≤1mm，并拉线检查调整直到该列石墨砖两条边的错台符合要求； 

③砌筑完中心列石墨砖后，从炉中心开始，分别从中心列往两边砌筑其它列石墨砖；

④要求每砌筑完一列石墨砖，都要对该列砖用千斤顶和木楔顶紧，并必须对已经砌筑完的砖缝进行检查，以确保所有砖缝全部≤1mm；对砖列的边进行拉线检查控制其石墨砖之间的错台；

⑤要求在砌筑石墨砖时，两面打碳素胶泥，应用带齿的刮板往石墨砖上打碳素胶泥，确保石墨砖之间碳素胶泥饱满；

⑥砌筑时，利用石墨砖上的吊装孔，用吊具及铁扁担吊装石墨砖；

⑦当第Ⅰ层全部砌筑完后，必须对其上表面的错台或表面不平度进行检查，对石墨砖之间局部错台≥0.5mm的部位或3m长靠尺检查其平整误差≥0.5mm部位进行打磨处理。

⑧在全部砌筑完第Ⅰ层满铺石墨碳砖后，将每块石墨砖的吊装孔清理干净，并使用铁棒和锤子填入碳素捣打料并捣实。 

⑨砌筑完第Ⅰ层石墨砖，检查所有砖缝均合格后，即可进行石墨砖与冷却壁之间的碳素捣料的捣打施工，碳捣料的松铺厚度150mm左右，碳捣料的压下量为50%，等碳素捣料捣打到该层石墨砖的1/3以上时才拆除石墨砖周边的木楔；碳素捣料的填充高度至本层石墨砖表面下20～50mm；使用风镐进行捣打，捣打密实度应符合规定指标的要求。 

⑵ 第Ⅱ层满铺半石墨炭砖，导热系数为20 W/mK，纵向中心线与90°~270°相差30°；其它砌筑方法和要求与第Ⅰ层相同。 

⑶ 第Ⅲ层满铺微孔炭砖，导热系数为16 W/mK，纵向中心线与第Ⅰ层相同，其它砌筑方法和要求与第Ⅰ层相同。 

⑷ 第Ⅳ层满铺超微孔炭砖，导热系数为20 W/mK，纵向中心线与第Ⅱ层相同，其它砌筑方法和要求与第Ⅰ层相同。 

⑸ 第Ⅴ层满铺超微孔炭砖，导热系数为20 W/mK，纵向中心线与第Ⅰ层相同，其它砌筑方法和要求与第Ⅰ层相同。 

所述炉底陶瓷杯垫砖的砌筑：在第Ⅴ层超微孔碳砖上表面砌筑一层厚度为800mm的陶瓷杯垫，导热系数为4.5 W/mK。 

所述炉底陶瓷杯垫砖的砌筑施工步骤： 

⑴ 炉底陶瓷杯垫砖的砌筑在砌筑完同一标高范围内的陶瓷杯垫砖后，砌筑同一标高层的环碳。

⑵ 陶瓷杯垫砖砌筑，按陶瓷杯垫预组装要求进行砌筑施工； 

⑶ 陶瓷杯垫砖砖缝≤3.5mm，即3.5mm塞尺插入砖缝内不超过50mm深；陶瓷杯垫砖环外半径误差≤±15mm 允许有5%砖缝超过砖缝要求的50%，但不大于4.5mm；陶瓷杯壁撂底层砖下面的杯垫砖部位的表面平整误差要求≤2mm/3m；

⑷ 陶瓷杯垫砖采用湿法砌筑方法进行砌筑，并双面打泥浆；

⑸ 炉中心位置，即0°-180°，90°-270°相互垂直的轴线的交点，第Ⅴ层超微孔炭砖上表面涂抹泥浆，砌筑2块半月形中心砖，砌筑半径R=400mm；

⑹ 第1环砌筑：沿中心砖外圆周逆时针方向，砌筑10块第1环砖，双面涂泥浆砌筑，砌筑时对好骑缝线，其砌筑半径R=800mm；

⑺ 用同样的方法进行第2环~第9环的砌筑；其砌筑的上表面外半径R分别为：1600mm、2000mm、2400mm、2800mm、3200mm、3600mm、4000mm、4400mm；

⑻ 第10环为一环高度为398mm的同心圆环；其砌筑方法参照第1环；

⑼检查所有陶瓷杯垫砖的砖缝及砌筑半径符合要求后，将陶瓷杯垫的吊装孔吹扫干净，内填刚玉浇注料；

⑽ 砌筑陶瓷杯垫砖时，向待砌筑的陶瓷杯垫砖作业面上打泥浆，泥浆厚度均匀，防止已经打好的泥浆失水而影响砖缝的泥浆饱满。

注：各环陶瓷垫砖合门前，应先预摆几块待砌筑的砖，检查砖缝状态，若有砖缝过大或过小时应适当调整砖的砌筑。 

所述炉底、炉缸侧壁炭砖砌筑，炭砖共计48层，每层厚度为98.3mm，水平缝隙为1.7mm，从炉底第3层较大块炭砖上表面开始，从下到上依次为：1-8层为NMA砖，导热系数为17W/mK；9-12层为NMD+NMA砖5环，导热系数分别为60、17W/mK，NMD砖紧贴冷却壁，共3环，NMA砖紧贴NMD砖，共2环；13-16层为NMD+NMA砖4环，导热系数不变，NMD砖紧贴冷却壁，共2环，NMA砖紧贴NMD砖，共2环；17-48层为NMD+NMA砖3环，导热系数不变，NMD砖紧贴冷却壁，共1环，NMA砖紧贴NMD砖，共2环。 

所述炉底、炉缸侧壁炭砖砌筑施工步骤： 

⑴ 砌砖工作从紧贴冷却壁的砖开始，使用C-34胶泥，如果冷却壁不圆，这些区域可以按如下充填：

空隙大小：    0mm至5mm  — 用胶泥

       6mm至11mm — 用胶泥加捣料，50/50混合物

       12mm以上      — 砖片加胶泥填充；

⑵ 水平面和垂直面的胶泥缝最小1mm，最大2mm；

⑶ 切砖作填塞时，最小宽度应为砖宽度的1/3；

⑷ 平整度用3m靠尺检查≤1mm；

⑸ 捣料：1-8层NMA砖与炉底大炭块之间用RP-20捣料，9-16层NMA砖与炉底陶瓷垫之间用RP-4捣料，捣实即可。

所述炉缸陶瓷杯壁砌筑，在第10环陶瓷杯垫砖及炉底第12层炭砖上表面、炭砖内侧砌筑3层陶瓷杯壁，导热系数为4.5 W/mK。 

所述炉缸陶瓷杯壁砌施工步骤： 

⑴ 陶瓷杯壁第1层砖砌筑：

①首先用3m长靠尺检查陶瓷杯垫第10环砖上表面平整误差，要求≤2mm；砖与砖之间局部错台≤2mm；

陶瓷杯壁砖缝≤3mm，即3mm塞尺插入砖缝内不超过50mm深，陶瓷杯壁第1层砖控制内半径误差≤±15mm；

陶瓷杯壁砌筑中，相同型号的砖可以互换；

② 陶瓷杯壁撂底层的砌筑首先从5处开始撂底，即3个铁口中心线及0°和180°方位线；

首先检查三个铁口实际中心线的实际角度，根据实际角度的偏差，确定是否进行铁口角度的调整；将3个铁口中心线准确标记在陶瓷垫的第10环砖上；

将一块07号砖上表面中心平分的砖按照理论半径R=4477mm预摆在1^#铁口处，07号砖中心线与铁口中心线对齐；

在1块07号砖上，画出2^#铁口中心线，并按理论半径R=4477mm预摆在2^#铁口处，砖上找出的铁口中心线应与陶瓷垫第10环上的铁口中心线对齐；

然后预摆1^#铁口和2^#铁口之间的17块砖，砖与砖紧贴预摆，不留砖缝；

测量最终剩余间隙尺寸，计算第1层陶瓷杯壁砖实际砌筑半径（共18条砖缝）；

③ 在1^#出铁口中心线的第10环陶瓷杯垫砖及第Ⅵ层环炭砌筑位置打好刚玉泥浆，将一块找出其上表面中心平分线的07号砖砌筑在该位置，砌筑半径Ra，并调整该砖，使其砖上的中心线与1^#出铁口中心线一致，再拉该砖的两条边线检查调整该砖的砌筑位置即可；

④ 砌筑2^#铁口中心线上的07号砖，砌筑方法同1^#铁口，砌筑半径=Ra；

⑤ 砌筑3^#铁口中心线上的07砖，先在1块07砖上画出3^#铁口中心线，并按理论半径R=4477mm预摆在3^#铁口处，砖上找出的铁口中心线应与陶瓷垫第10环上的铁口中心线对齐，按照与2^#铁口处07砖相同的方法进行砌筑；

⑥ 在砌筑0°方位线的02砖，先在1块02砖上画出高炉中心线，并按理论半径R=4932mm预摆在0°方位线处，砖上找出的铁口中心线应与陶瓷垫第10环上的0°方位线对齐，按照与铁口处07砖相同的方法砌筑；

⑦ 在砌180°方位线的02砖时，其砌筑方法与0°方位线的02砖相同；

⑧ 在砌筑完5处撂底的砖后，即可进行五个区域，即0°与1^#铁口之间、0°与3^#铁口之间、1^#与2^#铁口之间、2^#铁口与180°之间、3^#铁口与180°之间，陶瓷杯壁撂底层砖的砌筑，其砌筑方法与上述07相同；

⑨ 砌筑陶瓷杯壁撂底层砖时，由于该砖砌筑面较大，要求多人配合，至少两人以上向待砌筑的陶瓷杯壁砖上打泥浆，泥浆厚度均匀，打泥浆和吊装砌筑的动作要求快，防止已经打好的泥浆失水而影响砖缝的泥浆饱满；

⑩ 陶瓷杯壁与小块炭砖之间的缝隙用炭捣料捣实。

⑵ 陶瓷杯壁第2层砖砌筑： 

① 陶瓷杯壁第2层砖砌筑从三个铁口中心线处开始撂该层的18号砖，可分为三个区域砌筑。

②要求每一块18号砖对齐下面的07号砖砖缝砌筑。 

③其他施工方法与第1层陶瓷杯壁撂底层砖相同； 

⑶ 陶瓷杯壁第3层砖砌筑：

① 陶瓷杯壁第3层砖砌筑从三个铁口中心线处开始撂该层的29号砖，分为三个区域砌筑；

②每一块29号砖对齐下面一层的18号砖砖缝砌筑；

③其它施工方法与第1层陶瓷杯壁撂底层砖相同；

④第3层陶瓷杯壁砖顶部浇注130mm厚的刚玉浇注料。

本发明实施例技术效果分析： 

图1、图2分别为在保持炉缸炉底总热阻不变的前提下，计算出不同的布砖方式对温度场的影响：

图1是自上而下炭砖导热系数从5 W/mK逐渐增大到40 W/mK的温度场分布，图2是相反的炭砖导热系数从40W/mK降低到5 W/mK的温度场分布。图1和图2中炉底和炉缸每层炭砖的厚度均相同，可见总热阻相同的炉缸炉底，采用不同的布砖方式，温度场的分布明显不同，后者炉底的各层炭砖的温度都远高于前者，而且1150℃侵蚀线的位置也更深，同时后者靠近冷却系统的炭砖温度更高，导致热损失失更大，即前者的传热方式要远好于后者，由此可知：炉缸炉底各层耐火材料的热阻对侵蚀的影响应该分开来看，要抵抗铁水的侵蚀和发挥冷却系统的作用，炉缸炉底不同导热系数砖层的布置方式是极其重要的。在靠近铁水处的耐火材料的导热系数如果太高，铁水的热量将很容易进入该砖层，使其迅速升到较高的温度。

通过对上述图1、图2的分析，应用自热面到冷面导热系数逐渐增大的本发明扬冷避热型梯度布砖法炉缸炉底，依次布置导热系数逐渐增大的耐火材料，同时在冷却系统和耐火材料间采用优质高导热系数的填料，经计算该炉缸炉底在投产初期就将很容易形成“渣铁壳”，温度场分布如图3所示。可见本发明梯度布砖法的炉缸炉底在投产后即可很容易把1150℃侵蚀线推至炭砖热面，使800℃以上高温线都集中在靠近热面的耐火砖里，同时炉缸炉底其他砖层的温度保持在一个较低的范围，都处于安全工作温度下，同时因炉缸炉底靠近冷却系统的炭砖温度较低，也不会有大的热量损失。在渣铁壳形成后，1150℃凝固线基本在渣铁壳表面，而且渣铁壳厚100mm，870℃炭砖脆化线被推出炭砖的热面，炉缸最靠近铁水的炭砖层的最高温度低于600℃，炉底最上层炭砖最高温度低于800℃。本发明扬冷避热型梯度布砖法可以保证渣铁壳的形成及稳定存在，而且在形成渣铁壳后，热面的砖层温度较低，热损失很小，达到保护炉缸炉底与节能的目的。 

通过以上理论分析，结合国内高炉炭砖布置的现状及缺点，见表1，对实施例高炉炉缸炉底耐材的导热系数进行科学合理的布置，具体改进见表2。 

表1：国内高炉炭砖布置的现状及缺点 

表2：实施例高炉炉缸炉底耐材的导热系数改进   

实施例2500m³高炉炉缸炉底具体温度场分布见图4。

3、具体结构为： 

⑴炉底结构自下而上为：找平层180mm，石墨砖400mm，半石墨砖400mm，微孔碳砖400mm，超微孔碳砖800mm，陶瓷杯800mm，导热系数分别为20、70、20、16、20、4.5 W/mK，耐火材料导热系数由靠近铁水热面到冷却系统逐步增大，形成梯度，基本符合本发明扬冷避热梯度布砖法。具体分析如下：

找平层：传统的找平层采用炭素捣打料存在实际导热系数低、捣不实、施工时间长的问题，其实际导热系数仅为10 W/mK，不利于将热量传导到炉底水冷管，采用无水泥硅胶结合不定型耐材作为找平层，其导热系数能达到20 W/mK，有利于热量传导，具有良好的导热性和杰出的热震性，为了充分发挥找平层的导热性，厚度满足将炉底水冷管包围2/3，通过计算最终厚度选择180mm。

石墨砖：石墨砖具有很高的导热系数，热传导性能好，对加强炉底冷却、降低炉底温度、减缓炉底侵蚀，非常有效，根据设计、材料加工及施工情况，其导热系数选择70 W/mK，厚度选择一层400mm。 

半石墨砖：具有一定的导热系数，抗碱性优良，经济实用，可以满足高炉的基本需要，根据设计、材料加工及施工情况，其导热系数选择20W/mK，厚度选择一层400mm。 

微孔碳砖：具有一定的导热系数，较好的微孔性和透气性，抗铁水侵蚀性能好，根据设计、材料加工及施工情况，其导热系数选择16W/mK，厚度选择一层400mm。 

超微孔碳砖：具有较高的导热系数，有较高的微孔指标和透气性指标，可降低炉体侵蚀速度，有效防止铁水渗透侵蚀，根据设计、材料加工及施工情况，其导热系数选择20W/mK，厚度选择二层，每层400mm，共800mm。 

陶瓷杯：在碳砖热面砌筑一层稳定长寿的陶瓷质保护层，该保护层密闭、结构稳定，使碳砖得到陶瓷材料的保护以免遭高温铁水的直接侵蚀，具体结构是稳定的单层、双向错台、互锁结构，其导热系数选择4.5W/mK，厚度选择一层800mm。 

⑵炉缸侧壁采用UCAR炭砖NMD、NMA+陶瓷杯结构，导热系数分别为60、17、4.5 W/mK，耐火材料导热系数由靠近铁水热面到冷却系统逐步增大，形成梯度，符合“扬冷避热梯度布砖法”。 

NMD：它拥有优异的导热率，极其低的渗透性和优良的耐碱性。小块砖配合C-34胶泥可以消除热应力影响，砌筑时紧靠冷却壁，发挥其导热性能，其导热系数选择60W/mK，侧壁厚度选择342mm、457mm交错砌筑。 

NMA：拥有极其低的渗透性和优良的耐碱性，采用C-34胶泥砌筑可以消除热应力影响，在炉缸侧壁靠近热面砌筑，其导热系数选择17W/mK，侧壁厚度选择800mm、914mm与NMD交错砌筑。 

陶瓷杯结构：在碳砖热面砌筑一层稳定长寿的陶瓷质保护层，该保护层密闭、结构稳定，使碳砖得到陶瓷材料的保护以免遭高温铁水的直接侵蚀，具体结构是稳定的单层、互锁结构，其导热系数选择4.5W/mK，厚度选择一层300-800mm。 

⑶炉缸炉底拐角部位采用圆角布置，减轻应力集中现象。 

⑷采用高导热系数的填料，填料层厚度180mm。 

结构如图5所示： 

本发明实施例运行效果：

实施例高炉投产后，炉缸炉底温度比较稳定，运行效果良好，可以实现炉缸炉底长寿。实施例高炉与国内同类型高炉对比见表3：

表3本发明实施例与国内其它高炉的对比

由表3可以看出：开炉6个月后陶瓷垫下沿温度，本发明实施例高炉是最低，长寿效果是最好的。

Claims (6)

1.一种高炉扬冷避热型梯度布砖方法，其特征在于工艺流程为：①首先对高炉炉缸、炉底进行扁钢网安装及找平层施工，然后依次分层施工；②第Ⅰ层满铺炉底石墨砖砌筑施工；③第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ层满铺炉底炭砖砌筑施工；④炉底陶瓷杯垫砖的砌筑施工；⑤炉底、炉缸侧壁炭砖砌筑施工⑥炉缸陶瓷杯壁砌筑施工；炉缸炉底采用不同导热系数砖层的布置，各层耐火材料导热系数由靠近铁水热面到冷却面逐步增大，形成梯度。

2.根据权利要求1所述的一种高炉扬冷避热型梯度布砖方法,其特征在于炉底炉缸自下而上为：找平层厚度180mm，导热系数为20 W/m·K；第Ⅰ层石墨砖厚度400mm，导热系数为70 W/m·K；第Ⅱ层炭砖为半石墨砖，厚度400mm，导热系数为20W/m·K；第Ⅲ层炭砖为微孔碳砖，厚度400mm，导热系数为16 W/m·K；第Ⅳ、Ⅴ层炭砖为两层超微孔碳砖，厚度800mm，导热系数为20 W/m·K；炉底陶瓷杯厚度800mm，导热系数为4.5 W/m·K，各层耐火材料导热系数由靠近铁水热面到冷却面逐步增大，形成梯度。

3.根据权利要求1或所述的一种高炉扬冷避热型梯度布砖方法,其特征在于：所述找平层施工，使用无水泥硅胶结合不定型耐材找平，从炉底水冷管下半部分水冷管直径1/3处开始施工，厚度满足将炉底水冷管包围2/3，厚度选择为180mm，导热系数为20 W/m·K。

4.根据权利要求3所述的一种高炉扬冷避热型梯度布砖方法,其特征在于：所述炉底陶瓷杯垫砖的砌筑：在第Ⅴ层超微孔碳砖上表面砌筑一层厚度为800mm的陶瓷杯垫，导热系数为4.5 W/m·K。

5.根据权利要求4所述的一种高炉扬冷避热型梯度布砖方法,其特征在于：所述炉底、炉缸侧壁炭砖砌筑，炭砖共计48层，每层厚度为98.3mm，水平缝隙为1.7mm，从炉底第3层炭砖上表面开始，从下到上依次为：1-8层为NMA砖，导热系数为17W/m·K；9-12层为NMD+NMA砖5环，导热系数分别为60、17W/m·K，NMD砖紧贴冷却壁，共3环，NMA砖紧贴NMD砖，共2环；13-16层为NMD+NMA砖4环，导热系数不变，NMD砖紧贴冷却壁，共2环，NMA砖紧贴NMD砖，共2环；17-48层为NMD+NMA砖3环，导热系数不变，NMD砖紧贴冷却壁，共1环，NMA砖紧贴NMD砖，共2环。

6.根据权利要求5所述的一种高炉扬冷避热型梯度布砖方法,其特征在于：所述炉缸陶瓷杯壁砌筑，在陶瓷杯垫砖及炉底炭砖上表面、炭砖内侧砌筑3层陶瓷杯壁，导热系数为4.5 W/m·K。

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