CN111778373A

CN111778373A - 高炉主沟的维护方法

Info

Publication number: CN111778373A
Application number: CN202010618247.5A
Authority: CN
Inventors: 陈胜香; 郑华伟; 李昕; 郭大磊; 章浩; 彭浩; 黄平; 林巍; 袁冰
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2020-06-30
Filing date: 2020-06-30
Publication date: 2020-10-16

Abstract

本发明公开了一种高炉主沟的维护方法，该方法为：以新钢槽替换旧钢槽，在其底部和侧面分别设置耐火砖层和隔热层，再在耐火砖层上依次设置底部永久层和预制件层，预制件层中每块预制件靠隔热层的一面留有设置热电偶的孔洞，热电偶经钢槽的两侧外壳穿透隔热层，插入预制件的孔洞内；然后在底部永久层及预制件上方，悬挂模具，在永久层、预制件层与模具之间浇注耐火料，形成工作层。本发明中主沟的工作层覆盖在体积大、质地坚固的预制件上，因此结构稳定。即使预制件受损，也可将受损的某块预制件吊出进行更换，流程简单。同时，通过加装热电偶，操作人员可实时判断对应区域工作层的工况，提出精准的维护方案，延长维护周期，提高主沟寿命。

Description

高炉主沟的维护方法

技术领域

本发明属于高炉冶炼技术领域，具体涉及一种高炉主沟的维护方法。

背景技术

大型高炉有四个出铁口，均匀分布在高炉的四周，正常状态下，铁口的工作方式为：开其中一号铁口出铁，约90min-120min后出铁结束，对该号铁口进行封堵；约10-30min后，开该号铁口的对位铁口出铁。该相对的两铁口如此轮流出铁期间，与它们相邻的两铁口所对应的主沟处于维护状态。约45天后，倒换至与其相邻的两铁口轮流出铁，期间对该相对的两铁口对应的主沟进行维护。

主沟是高炉渣铁处理系统的重要组成部分，它不仅作为渣铁自高炉流出后的首要通道，还承担着分离渣铁的任务。主沟的工作环境十分恶劣：

1)出铁过程中，渣铁温度在1500℃左右，主沟在工作期间(90min-120min)一直处于高温状态，直至出铁末期，铁流变小，熔融液体的温度逐步降低，出铁结束后，主沟处于空置状态，最终达到室温。整个过程温差巨大，主沟会受到较大的热应力作用。

2)出铁过程中，高温渣铁从高炉铁口喷涌而出，铁流瞬时流量达到6t/min，对主沟造成较大冲击力的机械冲刷。

3)铁水和炉渣的化学成分与主沟的耐火料产生反应，对主沟造成化学侵蚀：炉渣中的SiO₂和Al₂O₃通过耐火材料表面气孔渗入与耐火材料中的CaO发生反应，生成低熔点的钙长石(CaS₂)或钙铝黄长石(CAS₂)；铁水及熔渣渗入耐火材料中的碳素材料的微孔结构中，FeO使C熔损并产生CO气体逸出。

4)主沟作业时，还是一个短期的盛铁容器，其内衬需要承受数十吨的重力。

5)主沟维护过程中，对主沟中留存的渣垢进行清理时，主沟将受到物理损坏。

由于主沟长期面临高温、热应力、机械冲刷、化学侵蚀及物理损坏，难免出现内存损耗和结构破坏，尽管各铁厂都采取了相应措施，但仍有较大的安全隐患。例如国内某钢厂在大修时就发现某场主沟钢壳出现完全断裂，其他场主沟也出现类似裂缝，如继续生产，将导致铁水渗漏，造成重大生产事故。因此主沟需要定期维护和更换。

目前申请人对主沟的维修措施有定期维护和大修两种方式，按固定周期进行维护和大修：

维护：平均45天左右维护一次，将出完铁的主沟打水冷却，清理残留的渣铁以及被侵蚀后不完整的工作层耐火料，在工作层重新浇注耐火料并烘烤成型。

大修：平均2-3年大修一次，将工作耐火料、耐火砖、永久层耐火料、外壳钢槽全部拆除进行更换。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够有效延长主沟使用寿命，使主沟工况安全受控，便于技术人员精准维护和大修的高炉主沟维护方法。

原有的维护方法和浇注步骤为：

1)清空原钢槽中的残旧砖块及其它废品，将已变形或烧损的原钢槽吊装移出，安装并固定新的主沟钢槽；

2)在钢槽底部及两侧浇注耐火料，对耐火料进行烘烤，形成平底U型结构永久层；

3)在平底U型永久层上方铺设耐火砖，使永久层被完全覆盖，形成耐火砖层；

4)在耐火砖上方悬挂合适尺寸的模具，在耐火砖和模具之间浇注耐火料，待耐火料干燥后取出模具，耐火料凝固后，进行烘烤，形成工作层。

本发明采用的技术方案则包括如下步骤：

2)在主沟钢槽底部铺设耐火砖，形成耐火砖层；

3)在主沟钢槽两内侧面铺设耐高温的隔热棉，形成隔热层；

4)在耐火砖层上浇注耐火料，烘烤后形成底部永久层；

5)在底部永久层上方，紧靠主沟钢槽两内侧的隔热层，沿主沟长度方向安装多块预制件，每块预制件靠隔热层的一面留有一个孔洞，用于放置热电偶(预制件厚度远大于热电偶长度)；

6)沿主沟长度方向，设置多个热电偶，所述热电偶经主沟钢槽的两侧外壳穿透隔热层，插入预制件的孔洞内；

7)在底部永久层及预制件上方，悬挂合适尺寸的模具，在永久层、预制件与模具之间浇注耐火料，待耐火料干燥后取出模具，耐火料凝固后进行烘烤，形成工作层。

优选地，所述预制件由两层不同结构的预制件组成，其中下层预制件为缺角长方体形，上层预制件为长方体形，所述长方体形预制件底部与主沟钢槽侧壁相垂直的边的长度小于所述缺角长方体形预制件与主沟钢槽侧壁相垂直的边缺角后的长度。

优选地，所述长方体形预制件底部与主沟钢槽侧壁平行的边的长度与所述缺角长方体形预制件与主沟钢槽侧壁平行的边的长度相等。

优选地，所述孔洞设置在上层的长方体形的预制件上。

优选地，所述耐高温的隔热棉是指耐1500℃以上温度的隔热棉。

优选地，所述隔热层的厚度为12～18mm。

本发明改进的主沟结构，上部工作层断面宽度更宽，覆盖了整个钢槽上部；预制件尺寸较大，比钢砖抗压能力强，降低了原有主沟维护过程中耐火砖层受损的风险。且预制件尺寸均一，与加装的热电偶一一对应，便于对主沟工作状态进行监控，可直观了解高炉主沟的工作状态，提出更精准的维护和大修计划，有效延长主沟的使用寿命。

本发明还具有如下的有益效果：

1)安全：消除因主沟破损导致的安全隐患。

2)增产：使用该系统后，主沟维护周期从45天可提高至65天左右，通铁量从17万吨提升至25万吨，减少了因倒场引起的连铁，连铁次数从365天/45天降低至365天/65天，即2.5次/年。因连铁造成的炉憋及产量损失也相应减少(当高炉连铁时，需进行限氧操作，单日产量损失在12％左右)。

3)降本：维护期增长，也导致浇注料的消耗降低，从而降低铁水成本。降低了炉前操作人员的劳动强度，劳动效率提升。减少主沟大修的次数，从3年一次大修可延长到10年一次，单条主沟大修费用约为180万元，年度大修成本从180万元/3年降低至180万元/10年，即42万元/年，全厂共5座高炉，20条主沟，经济效益可观。

附图说明

图1为高炉出铁场各铁口布局图。

图2为高炉原主沟断面图。

图3为本发明改进后的主沟断面图。

图4为本发明改进后主沟左视图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

大型高炉有四个出铁口，分布方式如图1，正常状态下，铁口的工作方式为：A、C铁口轮流出铁，期间B、D铁口对应的主沟(B、D场主沟)处于维护状态。约45天后，倒换B、D号铁口轮流出铁，期间对A、C铁口对应的主沟(A、C场主沟)进行维护。

原有维护采用图2所示方法进行：

1)清空原钢槽中的残旧砖块及其它废品，将已变形或烧损的原钢槽吊装移出，安装并固定主沟钢槽11；

2)在主沟钢槽11底部及两侧浇注耐火料，并对耐火料进行烘烤，形成平底U型结构永久层12；

3)沿着平底U型永久层12两侧壁合底部铺设耐火砖，使永久层被完全覆盖，形成平底U型耐火砖层13；

4)在平底U型耐火砖层13上方悬挂合适尺寸的模具，在耐火砖层13和模具之间浇注耐火料，待耐火料干燥后取出模具，耐火料凝固后进行烘烤，形成工作层14；

这种浇注方法形成的高炉主沟，其工作层直接覆盖在耐火砖层上，耐火砖层由多块小型耐火砖堆砌而成，整体强度依赖于耐火砖的强度以及堆砌方式。在主沟维护过程中，常使用小型挖掘机对主沟内的残留渣铁及破损的工作层进行清理，清理过程中，耐火砖层有较大几率被误伤，导致耐火砖层整体结构松散甚至局部脱落，造成的后果有：耐火砖脱落需要重砌，提高了维护的时间和成本；耐火砖结构松散不易发现，重新浇注后，新工作层结构稳定性降低，如出铁过程中由于铁水的高温、高压等作用，造成工作层受损，出现铁水渗漏，工作层以下的耐火砖、永久层、钢槽也存在受损风险，危及生产安全。

本发明则按如图3所示进行浇注和维护。具体步骤为：

1)清空原钢槽中的残旧砖块及其它废品，将已变形或烧损的原钢槽吊装移出，安装并固定主沟钢槽21；

2)在主沟钢槽21的底部铺设耐火砖，形成耐火砖层22；

3)在主沟钢槽21两内侧铺设一定厚度(本实施例中为15mm)的耐1500度高温的隔热棉，形成隔热层23；

4)在耐火砖层22上浇注耐火料，烘烤后形成底部永久层24；

5)在底部永久层24上部、紧靠钢槽两内侧的隔热层23，沿主沟长度方向依次安装多块缺角长方体形结构(由梯台和长方体组合而成)预制件25；在缺角长方体形结构预制件25上方、紧靠钢槽两内侧的隔热层23，沿主沟长度方向安装多块长方体形预制件26，长方体形预制件26靠隔热层23的一面留有孔洞；长方体形预制件26底部与主沟钢槽21侧壁平行的边的长度与缺角长方体形预制件25与主沟钢槽21侧壁平行的边的长度相等。长方体形预制件26底部与主沟钢槽21侧壁垂直的边的长度小于缺角长方体形预制件25与主沟钢槽21侧壁垂直的边的长度。

6)沿主沟长度方向，分别从钢槽两外部侧壁往内部等距离的插入多个热电偶27，使其穿透隔热棉，顶端放置于预制件26的孔洞内；

7)在底部永久层24及预制件25、26的上方，悬挂合适尺寸的模具，在永久层、预制件与模具之间浇注耐火料，待耐火料干燥后取出模具，烘烤耐火料并形成工作层28。

与原有浇注方法相比，本发明中，主沟的工作层覆盖在预制件上，由于预制件单个体积大，质地坚固，较耐火砖的结构更抗物理打击，不易受损，新浇注的工作层底部结构稳定。即使预制件受损，也可将受损的某块预制件吊出进行更换，流程简单，不影响整个预制件结构的总体强度。同时，通过加装热电偶，操作人员可根据测量的温度数据，更好的判断对应区域工作层的工作状况，提出更为准确的维护和大修方案，延长维护周期，提高主沟寿命。

本发明的应用具体实例如下：

实施例1：

某月某日，某高炉1号铁口正在出铁，该主沟对应的热电偶数据均在600℃左右，可认为该主沟的工作状态正常。

实施例2：

某月某日，某高炉1号铁口正在出铁，该主沟对应的热电偶数据大部分在600℃左右，有个别数据超700℃，可认为该主沟的工作状态基本正常，局部工作层受损。在铁口倒换后(转为3号铁口出铁，1号铁口空置)，在此约120min的时间内对该高温电偶对应区域的工作层进行局部修补。

实施例3：

某月某日，某高炉1号铁口正在出铁，出铁过程中该主沟对应的热电偶数据基本呈上升趋势，且逐渐超过700℃，可认为该主沟的工作层大面积受损且有向预制件及永久层侵蚀的趋势。需立即要求倒场(从1、3号铁口轮流出铁改为2、4号铁口轮流出铁)，在1、3主沟空置的数十天内，对1、3主沟的工作层进行清理，检查预制件是否完好，在确保预制件完整无渗漏的情况下，重新浇注工作层。

Claims

1.一种高炉主沟的维护方法，其特征在于：该方法包括如下的步骤：

2)在主沟钢槽底部铺设耐火砖，形成耐火砖层；

3)在主沟钢槽两内侧面铺设耐高温的隔热棉，形成隔热层；

4)在耐火砖层上浇注耐火料，烘烤后形成底部永久层；

5)在底部永久层上方，紧靠主沟钢槽两内侧的隔热层，沿主沟长度方向安装多块预制件，每块预制件靠隔热层的一面留有一个孔洞，用于放置热电偶；

2.根据权利要求1所述的高炉主沟的维护方法，其特征在于：所述预制件由两层不同结构的预制件组成，其中下层为缺角长方体形预制件，上层为长方体形预制件，所述长方体形预制件底部与主沟钢槽侧壁相垂直的边的长度小于所述缺角长方体形预制件与主沟钢槽侧壁相垂直的边缺角后的长度。

3.根据权利要求1所述的高炉主沟的维护方法，其特征在于：所述长方体形预制件底部与主沟钢槽侧壁平行的边的长度与所述缺角长方体形预制件与主沟钢槽侧壁平行的边的长度相等。

4.根据权利要求2或3所述的高炉主沟的维护方法，其特征在于：所述孔洞设置在上层的长方体形的预制件上。

5.根据权利要求1、2或3所述的高炉主沟的维护方法，其特征在于：所述耐高温的隔热棉是指耐1500℃以上温度的隔热棉。

6.根据权利要求1、2或3所述的高炉主沟的维护方法，其特征在于：所述隔热层的厚度为12～18mm。