CN115386669A - 一种建立高炉三重炉底炉缸结构的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于炼铁工业技术领域，一种高炉炉底炉缸结构体系方法。包括炉底板、炉壳、设置在炉壳内侧的炉缸耐火内衬以及设置炉壳底部的炉底耐火内衬，所述炉壳底部设有用于冷却复合强化炉底结构，所述炉缸冷却机构内侧耐火内衬设有石墨砖、微孔碳砖、陶瓷砖结构，所述炉缸冷却机构和炉缸耐火内衬顶砌。本发明的有益效果是：可以帮助高炉炉缸冷却系统整体均匀工作，消除了炉缸局部温度异常快速升高的矛盾，保证了传热体系长期稳定运行，延长了高炉的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种高炉三重炉底炉缸结构方法。
背景技术
目前我国1200座高炉，按照公开资料统计，很大一部分高炉炉缸出现温度高异常情况，部分高炉炉底出现上翘跑煤气情况，炉缸重大事故经常发生，直接影响行业的安全生产；高炉炉役期低平均10年左右；部分高炉能耗指标高。成为炼铁企业降低成本提高效益的一个瓶颈。
炉底炉缸是高炉的核心部位，主要用于冶炼、储存和排放温度约为1400～1600℃的熔铁和熔渣，还有高温2000℃、压力大于0.3MPa的高炉煤气充满炉底炉缸，工况及其复杂，以往单一材料、结构体系不能够直接长期抵抗熔渣、熔铁以及煤气的侵蚀，从而造成高炉炉役期低，而炉底炉缸的长寿主要依靠在良好的冷却系统通过炉底炉缸传热路径将炉内耐火内衬维持在一定的温度区间（1150℃左右），使炉缸内衬表面生成的渣铁凝固层进行抵御铁水溶蚀等保护。近年来，40座高炉在投产不久即出现炉缸温度异常升高，甚至有的高炉短时间被烧穿，损失巨大。熔渣熔铁开始凝固温度约在1150℃，当耐火内衬表面温度如果大大低于渣铁凝固温度时，则耐火内衬就会受到保护，这就要求炉缸有一个稳定的热传导系统来保证热平衡维持。
传统的炉缸冷却壁内侧为炉缸耐火内衬，采用碳质炉缸或者陶瓷杯炉缸，炉缸耐火内衬和炉缸冷却壁之间设有膨胀缝填料，但炉缸耐火内衬与炉缸冷却壁之间是相互独立的，炉缸冷却壁温度低而炉缸耐火内衬温度高，生产运行初期炉缸热平衡稳定形成渣铁凝固层后，它们之间的膨胀基本维持稳定；生产运行中期，当炉缸耐火内衬由于铁水不断侵蚀变薄后，温度大大提高产生膨胀时，炉缸冷却壁与炉缸耐火内衬之间的应力会急剧增加，可能造成碳砖开裂，然后随着高温煤气把碱金属带入缝隙，就开始出现不可逆的损伤。此外，高炉时常需要停炉维修，此时炉内温度会下降，炉缸炉底耐火内衬随着温度的下降产生一定的收缩，炉缸冷却壁与耐火内衬之间又会产生不同程度的缝隙，恢复生产时高温高压煤气就有机会进入缝隙而形成热阻，而煤气的热阻是炉缸耐火内衬热阻的450倍以上，破坏炉缸热平衡体系，从而使内衬表面温度升高，渣铁凝固层磨损、熔化直至消失，熔渣、熔铁直接与耐火内衬接触而使内衬遭到一定程度的侵蚀，直到耐火内衬减薄热阻降低建立新的热平衡，如此反复多次，耐火内衬被侵蚀，炉缸冷却壁超过负荷炉缸损坏，高炉停产。
本发明的目的在于提供一种高炉三重炉底炉缸结构体系方法，用于解决现有技术中耐火材料内衬和炉缸冷却壁热阻大，抵抗铁水侵蚀能力差，因热胀冷缩不同步而产生缝隙，传热体系不均匀、高炉的使用寿命短等问题。本发明提供一种高炉三重炉底炉缸结构体系，包括炉壳、设置在炉壳内侧的炉缸耐火内衬以及设置炉壳底部的炉底耐火内衬，所述炉壳底部设有用于冷却炉底耐火内衬的冷却水管，所述炉缸耐火内衬和炉壳之间设有冷却壁，所述第二冷却机构冷却壁和炉缸耐火内衬顶砌。
发明内容
本发明的目的就是针对上述问题，提供一种建立高炉三重炉底炉缸结构的方法。
本发明的目的是这样实现的：一种建立高炉三重炉底炉缸结构的方法，包括炉壳、设置在高炉炉壳内侧的炉缸耐火内衬以及设置炉壳底部的炉底耐火内衬，所述炉壳底部设有用于冷却炉底耐火内衬下炉底复合强化底封板结构系统中部冷却水管，所述炉缸耐火内衬和炉壳之间设有冷却壁机构，所述冷却壁机构和炉缸耐火内衬顶砌。
所述炉底水冷管为冷却水管材质用不锈钢，消应处理，要求是整根贯穿炉底，没有接口，采用内壁窥视镜监测内壁外形合格；采用超声波探伤结合射线探伤能准确地显示出焊缝中焊接缺陷的种类、形状、尺寸、位置和分布情况，评定标准按GB3329-87执行。
高炉冷却壁比表面积是指单块冷却壁水管表面积之和与冷却壁热面面积之比，单块冷却壁水管表面积之和与冷却壁热面面积之比为1.1-1.2。
所述炉缸冷却系统的冷却水单管流速为2.00-2.20米/每秒，炉缸铁口中部冷却壁单位热负荷15000-16000(kcal/m2.h)；所述炉缸冷却壁包括沿炉壳高度方向和炉壳圆周方向排布的冷却装置即冷却壁，相邻两个冷却壁水平方向间距、垂直方向间距20毫米；用导热系数9W/m.K炭素捣料，炭素捣料密度为1.68-2.00吨/立方米，采用气动小型风锤进行捣制连接，并采用环刀取样检验密度达到标准。将冷却壁相邻间隙的导热能力比传统炉缸形式冷却壁相邻间隙的导热能力提升150%，消除炉缸冷却的薄弱环节。
包括三种主要材质组成，石墨砖、微孔碳砖、陶瓷结构，通过砌筑形成高导杯、微孔碳砖、陶瓷杯三重融合结构体系，相邻两个所述炉缸耐火内衬之间微孔碳砖、陶瓷结构设有第二膨胀缝填料，所述第二膨胀缝填料采用浇筑振捣方式作业，宽度等于30毫米，导热系数低于2W/m.K，有抵御铁水溶蚀性能优良功能，所述炉缸耐火内衬石墨砖、微孔碳砖、陶瓷结构的砖缝采用仿真模拟验证系统检验，不得重缝，铁口核心区域，全部错缝，所述炉底石墨砖与炉缸石墨墙体系共同组合成为导热杯体系，耐火内衬的结构为上小下大的自锁结构，且炉底耐火内衬和炉缸耐火内衬之间设有第三膨胀缝填料。
炉缸体系用炉缸热阻控制技术，综合减低炉缸热阻。
所述炉底耐火内衬安装在炉底复合强化底封板结构系统上，且炉底耐火内衬和炉底钢板之间设有导热浇注料；采用铁口核心区域采用组合砖方式，并且铁口组合砖，深入高炉炉缸铁口通道外侧凸出结构200毫米，铁口通道采用中部预埋整根90*8钢管，其余采用浇筑料一次成型浇筑，消除煤气串出的隐患。；所述炉底耐火内衬安装的炉底复合强化底封板结构系统，采用完全消应技术处理，并通过真空气密性监测合格。
采用高炉炉缸水气液收集在线排水气装置。
本发明的有益效果是：炉壳底部的石墨砖结构和炉缸冷却机构内侧耐火内衬石墨砖连接在一起，形成导热杯,整体提高炉缸的中外部传热能力；炉缸耐火内衬侧壁陶瓷杯与底部陶瓷垫结构连接形成隔热层，在高炉运行中利用陶瓷材料的低导热性能，将800℃～870℃化学侵蚀线尽可能压到陶瓷杯层内，在相当长的周期内，铁水不接触炉缸碳砖，消除炉缸大块碳砖的环裂的外因；由于陶瓷杯材料热阻大，有效降低炉缸冶炼热能的传导，保证了传热体系长期稳定运行，通过增加炉缸汽液收集装置，铁口区域安全体系等体系保证炉缸的稳定，减少碳砖破坏的几率，避免损坏炉底承重体系稳定。炉底冷却水管材质用不锈钢，消应处理。要求是整根贯穿炉底，没有接口。第二冷却壁机构和炉缸耐火内衬顶砌在一起，将冷却壁机构和炉缸耐火内衬之间间隙控制在最小，极大消除热阻，保证了传热体系长期稳定运行，延长了高炉的使用寿命。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
图1为本发明实施例的高炉炉底炉缸结构的结构示意图。
图2为传统炉底炉缸结构的结构示意图。
图3为发明实施例的高炉炉底炉缸结构的展开结构示意图。
图4炉底刚度强化封板示意图。
图5一种高炉三重炉底炉缸结构体系方法架构图。
图6炉底复合强化封板结构体系流程框图。
图7石墨高导杯体系示意图。
图8铁口砖缝避让调节示意图。
图9 三重炉底炉缸结构体系内衬炉缸内隔热膨胀层的温度分布模型图。
图10高炉炉缸水气液收集在线排水气装置图。
其中：1.冷却壁、2.炉壳、3.石墨砖、4.微孔碳砖、5.陶瓷杯、6.炉缸外侧膨胀缝、7.炉底汽液收集区、8.炉底分布梁、9.炉底复合强化封板、10.水冷管、11.炉底水冷梁、12.炉底封板、13.炉底石墨砖、14.陶瓷杯垫、15.炉缸第三膨胀缝、16.炉缸内隔热膨胀层、17.铁口通道浇筑区、18.铁口砖缝调节区、19炉缸顶避水装置、20.炉缸密集温控系统、21.炉缸耐火内衬、22.膨胀缝填料、23.炉缸冷却壁、24.炉壳、25.炉底耐火内衬、26.冷却水管、27.炉底、28.炉缸、29.水冷管护套管、30.水冷管、31.水冷梁、32.炉底封板分布梁、33.炉底刚度强化封板、34颗粒级透水层、35碳质联结层、36导热层、37排水通道38排水阀门、39低温水、汽聚集区、40不锈钢隔离网。
具体实施方式
一种高炉炉底炉缸结构体系方法。包括炉底板、炉壳、设置在炉壳内侧的炉缸耐火内衬以及设置炉壳底部的炉底耐火内衬，所述炉壳底部设有用于冷却复合强化炉底结构，所述炉缸冷却机构内侧耐火内衬设有石墨砖、微孔碳砖、陶瓷砖结构，所述炉缸冷却机构和炉缸耐火内衬顶砌。炉壳底部的石墨砖结构和炉缸冷却机构内侧耐火内衬石墨砖连接在一起，形成导热杯,整体提高炉缸的中外部传热能力；炉缸耐火内衬侧壁陶瓷杯与底部陶瓷垫结构连接形成隔热层。该方法包括如下步骤：
1、炉缸冷却壁内壁管道采用内壁窥视镜整体监测内壁管道完整性。冷却壁的内侧经过高精密安装，相邻两块冷却壁内表面平整度公差控制在±3毫米，所述炉缸冷却壁表面精研处理完全杜绝冷却壁外部夹渣、空隙、铸造缺陷等对传热性能的影响。
2、上述高炉三重炉底炉缸结构方法所述炉缸冷却壁与炉缸石墨砖顶砌，缝隙控制0.5毫米。将第一冷却壁和炉缸耐火内衬之间间隙控制在最小，极大消除边际热阻，保证了炉缸传热体系长期稳定运行。石墨砖要求大于120wmk 的导热系数，石墨砖砌筑前必须整环预装合格后才能搭泥砌筑。
采用上述进一步方案的有益效果是：连接缝隙极小，消除气隙降低热阻。有效的避免了原炉缸冷却壁和炉缸耐火内衬之间因捣料厚度相对大而产生传热路径瓶颈，提高了传热系统的效率性。
3、上述高炉三重炉底炉缸结构方法，该方法包括如下步骤：第十一炉底冷却水管材质要求是贯穿炉底部分为无接口整根不锈钢管，采用内壁窥视镜监测内壁合格；采用超声波探伤(UT)结合射线探伤(RT)全面验证不锈钢冷却水管质量。评定标准按(GB3329-87)执行。安装到位后消除应力处理，安装位置在包括水冷梁及支撑体系中的双层强化炉底封板结构体系中，通过炉底不定型料的导热性能建立热传导路径，将高炉底部热量冷却调节。
4、上述高炉三重炉底炉缸结构方法，该方法包括如下步骤：第十五炉底封板兼顾高炉密封、承压、传热、承担高炉重量、抗形变的重要结构等功能，通过在第十二水冷梁和第十四底封板分布梁下部增加第十三炉底复合强化封板提升水冷梁双层封板结构体系，
采用上述进一步方案的有益效果是将炉底水冷梁体系的刚度提升19%，降低了建设和生产过程中高炉底部结构受到外因而产生的变形量；炉底复合强化底封板结构系统采用消应技术，降低结构内部的应力集中，完全消除高炉炉底板上涨和跑煤气的故障几率；采用真空法检测密封性，消除可能遗留的煤气通道，使之成为一个良好炉底的热平衡传热平台。
5、上述高炉三重炉底炉缸结构方法，该方法包括如下步骤：炉缸底部石墨砖与侧壁石墨砖组合形成一个匀制高导热杯结构，利用大于130W/m.K 的导热系数，提升炉底炉缸体系传热均匀化，降低炉缸侧壁热负荷约4%，极大地降低炉缸局部快速侵蚀的几率，同时消除炉底封板上翘、漏煤气的隐患。
6、上述高炉三重炉底炉缸结构方法，该方法包括如下步骤：相邻炉缸冷却壁的石墨砖与微孔碳砖设有第六炉缸外侧膨胀缝捣料，通过炉缸外侧膨胀缝捣料为微孔碳砖的热胀冷缩提供一定的变形空间，同时形成密封结构阻止煤气进入缝隙。膨胀缝捣料采用20W/m.K 的导热系数捣料精密按照每层铺料100毫米，捣制后55毫米，合格后继续循环分层捣制，并用密度检测法，压缩比测量法等技术检测，符合设计要求；同时结合冷却壁表面精研技术，消除冷却壁表面缺陷对冷却强度的影响；结合导热系数高达130W/m.K石墨高导杯；共同组成炉缸热阻控制技术，目标消除炉缸内衬的传热路径的薄弱环节。
7、上述高炉三重炉底炉缸结构方法，该方法包括如下步骤：相邻两个所述炉缸耐火内衬第四微孔碳砖与第五陶瓷杯之间设有第十八炉缸内隔热膨胀层填料，所述炉缸内隔热膨胀层填料为炉缸耐火内衬陶瓷杯的热胀冷缩提供一定的变形空间，间隙30毫米，同时使得炉缸耐火内衬受热膨胀时，自动封闭缝隙。炉缸内隔热膨胀层抗铁水侵蚀性能良好，利用小于2W/m.K 的导热系数，可以和陶瓷杯共同组成一个高炉炉缸内部冶炼热能的保温层，减低冶炼铁水热能外输比例，达到节能效果。
8、采用上述进一步方案的有益效果是炉缸耐火内衬陶瓷杯抗铁水侵蚀能力强，0.2MPa荷重软化开始温度达到1660℃，同时结合侧壁石墨砖的导热性能，炉缸陶瓷杯内衬表面粗糙，有利于固定渣铁凝固层，使得渣铁凝固层更稳定，不易脱落。实现炉缸耐火内衬陶瓷杯长周期稳定工作，实现炉缸传热体系长期稳定运行。
9、上述高炉三重炉底炉缸结构方法，该方法包括如下步骤：第三铁口缝隙调节区所述铁口核心区域包括石墨砖、微孔碳砖、陶瓷杯均采用专门大型组合砖形式，减少缝隙，增加抵抗铁水熔损能力；同时采用数字仿真模拟，将耐火内衬砌筑缝隙包括冷却壁的水平、垂直缝隙全部进行回避调节；有效消除高温煤气铁口区域直接通路的形成，实现铁口核心区域长周期稳定的目标。
10、上述高炉三重炉底炉缸结构方法，该方法包括如下步骤：结合陶瓷垫组合砖形式的结构为上小下大的自锁结构，且炉底耐火内衬和炉缸耐火内衬之间设有第十五第三膨胀缝填料，采用自锁结构防止象脚区域侵蚀。
11、上述高炉三重炉底炉缸结构方法，该方法包括如下步骤：所述第二十铁口通道区域采用耐火整体预埋烘炉管浇筑法，杜绝煤气孔道形成。实现炉缸铁口区传热体系长期安全运行。
12、上述高炉三重炉底炉缸结构方法，该方法包括如下步骤：.所述炉壳安装炉缸密集温控系统，包括测温电藕、水量仪、以及相应仿真模拟计算专家系统，实现炉缸侧壁内衬工况下温度、厚度、侵蚀曲线实时同步显示，为炉缸运行提供安全技术支持。
13、上述高炉三重炉底炉缸结构方法，所述炉壳的底部设有第十炉底汽液收集区，所述高炉炉底如果有异常水汽出现、聚集，通过安装炉底汽液收集区定时外排，降低高炉运行过程中炉缸汽阻突然增加的起因，保证传热路径的稳定，减少碳砖破坏的几率，避免损坏炉底承重体系稳定。
在本申请中，一种高炉三重炉底炉缸结构体系方法可通过六个方面实施。分别为：炉底复合强化封板结构体系、水冷管及冷却壁体系、
石墨导热杯体系、铁口缝隙调节区体系、炉底汽液收集区进调整体系、炉缸内隔热膨胀层体系。
具体实施例如下：
一种高炉三重炉底炉缸结构的方法，包括炉壳、设置在炉壳内侧的炉缸耐火内衬以及设置炉壳底部的炉底耐火内衬，所述炉壳底部设有用于冷却炉底耐火内衬下炉底复合强化底封板结构系统中部冷却水管，所述炉缸耐火内衬和炉壳之间设有冷却壁机构，所述冷却壁机构和炉缸耐火内衬顶砌。所述炉底水冷管为冷却水管材质用不锈钢，消应处理。要求是整根贯穿炉底，没有接口。采用内壁窥视镜监测内壁外形合格；采用超声波探伤(UT)结合射线探伤(RT)（能准确地显示出焊缝中焊接缺陷的种类、形状、尺寸、位置和分布情况）。评定标准按(GB3329-87)执行。所述炉缸冷却机构为炉缸冷却壁的比表面积大于1.1。所述炉缸冷却系统的单管流速大于2.00米/秒。所述炉缸冷却壁包括多个沿炉壳高度方向和炉壳圆周方向排布的冷却部，相邻两个冷却壁用导热系数9W/m.K炭素捣料连接。高炉三重炉底炉缸结构包括三种主要材质组成。石墨砖、微孔碳砖、陶瓷结构。相邻两个所述炉缸耐火内衬之间微孔碳砖、陶瓷结构设有第二膨胀缝填料，所述第二膨胀缝填料采用浇筑振捣方式作业。宽度大于等于30毫米，导热系数低于2W/m.K，有抵御铁水溶蚀性能优良功能。所述炉缸耐火内衬石墨砖、微孔碳砖、陶瓷结构的砖缝采用仿真模拟验证系统检验，不得重缝。铁口核心区域，全部错缝。所述炉底石墨砖与炉缸石墨墙体系共同组合成为导热杯体系。耐火内衬的结构为上小下大的自锁结构，且炉底耐火内衬和炉缸耐火内衬之间设有第三膨胀缝填料。炉缸体系用炉缸热阻控制技术，综合减低炉缸热阻。所述炉底耐火内衬安装在炉底复合强化底封板结构系统上，且炉底耐火内衬和炉底钢板之间设有导热浇注料。采用铁口核心区特种防护技术。所述炉底耐火内衬安装的炉底复合强化底封板结构系统，采用完全消应技术，并通过真空气密性监测合格。采用炉缸异常状态下水气液防护技术。
1、炉底复合强化封板结构体系
如图2至图3所示，本发明实施例的高炉炉底炉缸结构，包括炉壳2，炉壳内部为炉缸区域，炉壳底部为炉底区域。该高炉炉底炉缸结构还包括设置在炉壳2内侧的炉缸冷却壁1以及设置炉壳2底部的炉底炉底石墨砖13，炉壳2底部设有9.炉底复合强化封板11.炉底水冷梁12.炉底封板组合形成的炉底复合强化支撑体系，中部布置10.水冷管冷却机构负责高炉底部冷却。水冷管与12.炉底封板设置导热性能好的高热导率耐火材料碳素捣料。12.炉底封板上部安装高热导率石墨砖。
其中如图2至图3所示，炉缸冷却壁1的内侧顶砌高热导率石墨砖，然后通过炉缸外侧膨胀缝6与4.微孔碳砖连结。炉缸外侧膨胀缝吸收炉缸内部衬体的膨胀变形，提高传热体系的稳定性。陶瓷杯5.与陶瓷杯垫14、炉缸第三膨胀缝15、炉缸内隔热膨胀层6共同组合成为炉缸内隔热杯结构体系，由于本身具备防铁水熔损能力，同时导热系数极低，所以可以有效的降低高炉炉缸冶炼热能的对外传导达到节能的效果。
本发明通过将炉缸耐火内衬高导杯和炉缸隔热杯结构体系统一在一起，实现高效稳定的传热体系，避免产生缝隙，形成稳定的传热体系，有利于渣铁凝固层的形成，通过稳定的渣铁凝固层保证了高炉炉底炉缸的安全，延长了高炉炉底炉缸的使用寿命。
如图6所示炉底复合强化封板结构体系,通过炉底封板、水冷管、水冷梁、底封板分布梁下部增加厚度40毫米的炉底刚度强化封板，将高炉炉底支撑结构体系的刚度提升19%，降低了建设和生产过程中高炉底部结构的变形量；炉底复合强化底封板结构系统采用消应技术，降低结构内部的应力集中，完全消除高炉炉底板上涨和跑煤气的故障几率；采用真空法检测密封性，消除可能遗留的煤气通道，使之成为一个良好炉底的热平衡传热平台。
步骤1：提前制作高炉炉底水平支撑平台，精度水平度1毫米。
步骤2：安装高炉炉底刚度强化封板、全部开V型坡口，精度水平度2毫米，连续焊接、脱氢、UT探伤合格后。采用电加热消应力。
步骤3：安装、焊接底封板分布梁通过打磨调整、精度水平度2毫米。
步骤4：安装、焊接水冷梁通过打磨调整、精度水平度2毫米。
步骤5：水冷管护套管检查合格，安装、焊接水冷管护套管，精度水平度2毫米、同心度2毫米不得偏转。焊缝严密。
步骤6：水冷管单根打压合格，安装、焊接水冷管，精度水平度2毫米，同心度2毫米不得偏转。焊缝严密。水冷管与水冷管护套管间隙均匀，每根测量上下左右四处，误差小于2毫米。与外法兰焊接、探伤合格，水冷管一次联合打压合格。
步骤7：水冷管与水冷管护套管间隙捣打碳素捣料，按照定高度、定重量、定体积、定捣打压缩率方法作业，表面必须光洁，取样检测密度达到标准。
步骤8：水冷梁通过打磨除锈、检测合格。水冷管中心线下部10毫米浇注耐热砼，水平误差0-5毫米，养护5天。
步骤9：水冷管中心线下部10毫米到水冷梁顶部捣打碳素捣料，水平误差0-1毫米，按照定高度、定重量、定体积、定捣打压缩率方法作业，表面必须光洁，取样检测密度达到标准。水冷管二次联合打压合格，水冷管系统冲氮保护压力控制1公斤，每日检测及时补充。
步骤10：安装、焊接底封板，全部开V型坡口，精度水平度2毫米，连续焊接、脱氢、UT探伤合格。质控要点,高炉下环板与炉底板以及下部水冷梁环型外梁开V型坡口必须镕透焊接,一级焊缝，焊缝高度大于25毫米。焊缝消除应力。通过打磨调整、精度水平度2毫米。自然时效30天。
步骤11：高炉炉底封板焊缝、塞焊孔真空气密检测，真空度大于0.6公斤。保持5分钟，不合格部分修理。
步骤12：高炉炉底封板压浆，压力按照3公斤，全部溢浆孔出浆。养护、固话3天。检查全部焊缝。
步骤13：高炉炉底封板溢浆孔盖板焊接，焊缝大于20毫米，真空气密检测，真空度大于0.6公斤。保持5分钟，不合格部分修理。检查全部焊缝。
2、水冷管及冷却壁体系
步骤1：炉底冷却水管材质要求是贯穿炉底部分为无接口整根不锈钢管，采用内壁窥视镜监测内壁合格；采用超声波探伤(UT)结合射线探伤(RT)全面验证不锈钢冷却水管质量。评定标准按(GB3329-87)执行。安装到位后消除应力处理，安装位置在包括水冷梁及支撑体系中的双层强化炉底封板结构体系中，通过炉底不定型料的导热性能建立热传导路径，将高炉底部热量冷却调节。水冷管与护管采用碳素捣料提高导热性能，贯穿炉底水冷管为无接口整根不锈钢管。
步骤2：炉缸冷却壁与炉缸石墨砖顶砌，缝隙控制0.5毫米。故通过一个实施方式进行说明：石墨砖预砌缝隙控制0.5毫米，石墨砖顶砌冷却壁，缝隙控制1.5毫米。
步骤3：将第一冷却壁和炉缸耐火内衬之间间隙控制在最小，极大消除边际热阻，保证了炉缸传热体系长期稳定运行。石墨砖要求大于130W/m.K 的导热系数，石墨砖砌筑前必须整环预装合格后才能搭泥砌筑。
3、石墨高导杯体系
步骤1：提前制作石墨高导杯体系砌筑水平支撑环，精度水平度1毫米。
步骤2：将石墨砖顶住炉缸冷却壁预摆，通过打磨调整，确保水平、垂直缝隙控制在0.5毫米。
步骤3：实物砌筑前测量炉底水平度，通过打磨调整、精度水平度0.5毫米。冷却壁表面研磨。吸尘。
步骤4：将石墨砖顶住炉缸冷却壁砌筑，通过切砖、调整铁口区域全部避让冷却壁缝隙，最小避让距离20毫米，石墨砖砌筑时，缝隙控制0.5毫米，必须采用挤浆法，确保泥浆饱满度接近100%。
步骤5：炉底首层砌筑石墨砖。
步骤6：炉缸侧壁石墨砖从炉底首层石墨砖开始砌筑，直到铁口顶部上1500毫米。
步骤7：炉底首层石墨砖与炉缸侧壁石墨砖紧密相连，炉底首层石墨砖与炉底封板通过导热性能良好的耐材浇筑层连接，建立水冷管与炉底的传热路径；炉缸侧壁石墨砖通过顶砌冷却壁，建立冷却壁与炉缸的传热路径，两者结合形成一个炉缸核心区域的匀制高传热杯形体系，利用导热性能，提升炉底炉缸体系传热均匀化，降低炉缸侧壁热负荷的压力，尤其是消除异常工况下炉缸温度快速提高的隐患，极大的降低炉缸象脚区局部快速侵蚀的几率，提升了炉缸安全使用周期。
4、铁口缝隙调节区体系
步骤1、采用铁口核心区域采用组合砖方式包括微孔碳砖组合砖和陶瓷铁口组合砖，并且微孔碳砖组合砖，深入高炉炉缸铁口通道框架外侧凸出结构200毫米。
步骤2、炉缸铁口中心4000毫米圆周方向是核心区域，此范围内冷却壁缝隙、石墨砖缝隙、微孔碳砖缝隙、陶瓷结构缝隙的砖缝采用仿真模拟验证系统检验，不得重缝，铁口核心区域，全部错缝。
步骤3、铁口通道采用中部预埋整根90*8钢管，其余采用浇筑料一次成型浇筑，消除煤气串出的隐患。
5、炉底汽液收集区调整体系
冷却系统异常漏水的应急防护技术充分利用融合炉缸的结构特点，在风口组合砖与炉缸碳砖之间采用Z字型特种材料上部固定安装在炉壳内侧，中部全面覆盖炉缸碳砖的顶面，下部折弯200毫米，有组织的将高炉冷却系统故障长发的部位产生的水设置导引设施避开碳砖直通炉缸，消除液态水对炉缸上部碳砖的损害。
高炉炉缸水气液收集在线排水气装置的构造方法，通过特殊的构造形式，满足高炉在生产状态下可以将炉底冷凝水排除的功能。通过2 00目不锈钢网、粒级料、碳素捣料的结构设置、达到炉壳下部游离冷凝水的聚集。由于冷却壁下部炉壳表面温度低，炉壳下部游离冷凝水和水汽在此聚集，达到一定富集度时，操作工人完成在线排水，减少了气隙、水、水蒸气等对炉缸耐材损害、减低铁水侵蚀的机率。
步骤1、在高炉炉壳底板标高上部50毫米处沿炉壳均布设置六处排水管，步骤2、不锈钢隔离网安装在炉壳内壁，步骤3、颗粒级透水层紧贴不锈钢隔离网，步骤4、碳质联结层，将颗粒级透水层联结到一起，可以承受130 0度高温。
本高炉炉壳在线排水装置的方法。通过安全的构造完成在线排水，减少了气隙、水、水蒸气等对炉底、炉缸耐材损害、减低铁水侵蚀的机率。本发明在重力和炉内压力作用下，在不损害耐材的情况下，均匀将有害水、气排出，实现高炉炉缸对可能造成破化碳砖及内衬传热能力的气、水等进行控调。
5、炉缸内隔热膨胀层体系：如图3重炉底炉缸结构体系内衬炉缸内隔热膨胀层的温度分布模型。
步骤1，膨胀缝捣料采用20W/m.K 的导热系数捣料精密按照每层铺料100毫米，捣制后55毫米，合格后继续循环分层捣制，并用密度检测确认，符合设计要求；炉缸碳素捣打料导热系数与密度紧密相关，在施工时如果不能达到实验室条件下的密实程度，实际导热性能会明显降低，而且容易产生气隙增加热阻。采用了热阻控制技术是大高炉炉缸安防体系重要支撑，通过耐材管控精密施工工艺和用台阶式数值化工序捣料梯度量化控检交接，包括铺料层控制、压缩比测量法、捣料均匀性技术、炭素类金属面观察法、捣料容重测量法等组合应用监控，使全部捣料的施工密度几乎完全接近设计参数，确保了炉缸捣料体系均匀且最大程度降低捣料中气隙的留存，减少热阻。
步骤2，冷却壁表面采用电动砂轮精研技术，消除冷却壁表面缺陷对冷却强度的影响。
步骤3、结合导热系数高达130W/m.K石墨高导杯。
以上共同组成炉缸热阻控制技术，目标消除炉缸内衬的传热路径的薄弱环节。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明所保护范围的结构特征并不限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围内。
Claims (8)
1.一种建立高炉三重炉底炉缸结构的方法，其特征在于：包括炉壳、设置在高炉炉壳内侧的炉缸耐火内衬以及设置炉壳底部的炉底耐火内衬，所述炉壳底部设有用于冷却炉底耐火内衬下炉底复合强化底封板结构系统中部冷却水管，所述炉缸耐火内衬和炉壳之间设有冷却壁机构，所述冷却壁机构和炉缸耐火内衬顶砌。
2.根据权利要求1所述的一种建立高炉三重炉底炉缸结构的方法，其特征在于：所述炉底水冷管为冷却水管材质用不锈钢，消应处理，要求是整根贯穿炉底，没有接口，采用内壁窥视镜监测内壁外形合格；采用超声波探伤结合射线探伤能准确地显示出焊缝中焊接缺陷的种类、形状、尺寸、位置和分布情况，评定标准按GB3329-87执行。
3.根据权利要求1所述的一种建立高炉三重炉底炉缸结构的方法，其特征在于：高炉冷却壁比表面积是指单块冷却壁水管表面积之和与冷却壁热面面积之比，单块冷却壁水管表面积之和与冷却壁热面面积之比为1.1-1.2。
4.根据权利要求1所述的一种建立高炉三重炉底炉缸结构的方法，其特征在于：所述炉缸冷却系统的冷却水单管流速为2.00-2.20米/每秒，炉缸铁口中部冷却壁单位热负荷15000-16000(kcal/m2.h)；所述炉缸冷却壁包括沿炉壳高度方向和炉壳圆周方向排布的冷却装置即冷却壁，相邻两个冷却壁水平方向间距、垂直方向间距20毫米；用导热系数9W/m.K炭素捣料，炭素捣料密度为1.68-2.00吨/立方米，采用气动小型风锤进行捣制连接，并采用环刀取样检验密度达到标准，将冷却壁相邻间隙的导热能力比传统炉缸形式冷却壁相邻间隙的导热能力提升150%，消除炉缸冷却的薄弱环节。
5.根据权利要求1所述的一种建立高炉三重炉底炉缸结构的方法，其特征在于：包括三种主要材质组成，石墨砖、微孔碳砖、陶瓷结构，通过砌筑形成高导杯、微孔碳砖、陶瓷杯三重融合结构体系，相邻两个所述炉缸耐火内衬之间微孔碳砖、陶瓷结构设有第二膨胀缝填料，所述第二膨胀缝填料采用浇筑振捣方式作业，宽度等于30毫米，导热系数低于2W/m.K，有抵御铁水溶蚀性能优良功能，所述炉缸耐火内衬石墨砖、微孔碳砖、陶瓷结构的砖缝采用仿真模拟验证系统检验，不得重缝，铁口核心区域，全部错缝，所述炉底石墨砖与炉缸石墨墙体系共同组合成为导热杯体系，耐火内衬的结构为上小下大的自锁结构，且炉底耐火内衬和炉缸耐火内衬之间设有第三膨胀缝填料。
6.根据权利要求1所述的一种建立高炉三重炉底炉缸结构的方法，其特征在于：炉缸体系用炉缸热阻控制技术，综合减低炉缸热阻。
7.根据权利要求1所述的一种建立高炉三重炉底炉缸结构的方法，其特征在于：所述炉底耐火内衬安装在炉底复合强化底封板结构系统上，且炉底耐火内衬和炉底钢板之间设有导热浇注料；采用铁口核心区域采用组合砖方式，并且铁口组合砖，深入高炉炉缸铁口通道外侧凸出结构200毫米，铁口通道采用中部预埋整根90*8钢管，其余采用浇筑料一次成型浇筑，消除煤气串出的隐患；所述炉底耐火内衬安装的炉底复合强化底封板结构系统，采用完全消应技术处理，并通过真空气密性监测合格。
8.根据权利要求1所述的一种建立高炉三重炉底炉缸结构的方法，其特征在于：采用高炉炉缸水气液收集在线排水气装置。
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