CN115820957A - 高炉炉缸侵蚀区自保护层形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了高炉炉缸侵蚀区自保护层形成方法，涉及高炉炼铁技术领域。本发明在高炉生产过程中，控制出铁口角度在第一预设角度与第二预设角度之间变化和/或在每个出铁口角度下控制铁口深度在第一预设深度与第二预设深度之间变化，可以使炉渣与铁水的交界面处于炉缸侵蚀区的不同高度，在炉缸不同高度的侵蚀区形成自保护层来保护侵蚀区；且铁水可以淹没自保护层，促进自保护层凝结并增加自保护层的致密性，使自保护层更好的附着在炉缸侵蚀区，提高自保护层的保护效果。
Description
技术领域
本发明涉及高炉炼铁技术领域，尤其涉及高炉炉缸侵蚀区自保护层形成方法。
背景技术
高炉炉缸侧壁结构一般包括内部的陶瓷杯体和外部的碳砖，高炉进入炉役中期后，炉缸底部铁水环流区域的内层陶瓷会被炉渣侵蚀消耗，暴露出碳砖，碳砖在接触高温和高速流动的铁水后会发生脆裂和溶蚀，进而减薄，一般认为局部碳砖厚度≤500mm时，炉缸就存在安全隐患。因此，生产中需考虑如何保护炉缸的侵蚀区，以降低安全隐患并提高高炉的使用寿命。
发明内容
本发明通过提供高炉炉缸侵蚀区自保护层形成方法，解决了如何保护高炉炉缸侵蚀区的技术问题。
本发明提供如下技术方案：
一种高炉炉缸侵蚀区自保护层形成方法，包括：
高炉生产过程中，控制出铁口角度在第一预设角度与第二预设角度之间变化和/或在每个出铁口角度下控制铁口深度在第一预设深度与第二预设深度之间变化。
优选的，所述控制出铁口角度在第一预设角度与第二预设角度之间变化，包括：
将所述出铁口角度调整为所述第一预设角度；随着高炉出铁次数的增加，将所述出铁口角度由所述第一预设角度逐渐增大至所述第二预设角度；
或
将所述出铁口角度调整为所述第二预设角度；随着高炉出铁次数的增加，将所述出铁口角度由所述第二预设角度逐渐减小至所述第一预设角度。
优选的，所述随着高炉出铁次数的增加，将所述出铁口角度由所述第二预设角度逐渐减小至所述第一预设角度，包括：
高炉每出铁当前出铁口角度对应的第一目标次数，则将所述出铁口角度减小预设角度，直至所述出铁口角度减小至所述第一预设角度。
优选的，不同所述出铁口角度对应的所述第一目标次数相同。
优选的，所述出铁口角度处于第二预设角度与第三预设角度之间时，不同所述出铁口角度对应的所述第一目标次数相同；
所述出铁口角度处于所述第三预设角度与所述第一预设角度之间时，所述出铁口角度越小，对应的所述第一目标次数越小。
优选的，所述控制铁口深度在第一预设深度与第二预设深度之间变化，包括：
将所述铁口深度调整为所述第一预设深度；随着高炉出铁次数的增加，将所述铁口深度由所述第一预设深度逐渐增大至所述第二预设深度；
或
将所述铁口深度调整为所述第二预设深度；随着高炉出铁次数的增加，将所述铁口深度由所述第二预设深度逐渐减小至所述第一预设深度。
优选的，所述随着高炉出铁次数的增加，将所述铁口深度由所述第二预设深度逐渐减小至所述第一预设深度，包括：
高炉每出铁当前出铁口角度对应的第二目标次数，则将所述铁口深度减小预设深度，直至所述铁口深度减小至所述第一预设深度。
优选的，不同所述出铁口角度对应的所述第二目标次数相同。
优选的，所述出铁口角度处于第二预设角度与第三预设角度之间时，不同所述出铁口角度对应的所述第二目标次数相同；
所述出铁口角度处于所述第三预设角度与所述第一预设角度之间时，所述出铁口角度越小，对应的所述第二目标次数越小。
优选的，高炉炉缸侵蚀区自保护层形成方法还包括：
根据高炉的出铁次数计算炉缸自保护层的厚度。
本发明提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明在高炉生产过程中，控制出铁口角度在第一预设角度与第二预设角度之间变化和/或在每个出铁口角度下控制铁口深度在第一预设深度与第二预设深度之间变化，可以使炉渣与铁水的交界面处于炉缸侵蚀区的不同高度，在炉缸不同高度的侵蚀区形成自保护层来保护侵蚀区；且铁水可以淹没自保护层，促进自保护层凝结并增加自保护层的致密性，使自保护层更好的附着在炉缸侵蚀区，提高自保护层的保护效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中的自保护层的形成原理示意图；
图2为本发明实施例中高炉炉缸侵蚀区自保护层形成方法的流程图；
图3为本发明实施例中自保护层厚度与出铁次数的关系示意图。
具体实施方式
本发明实施例通过提供高炉炉缸侵蚀区自保护层形成方法，解决了如何保护高炉炉缸侵蚀区的技术问题。
为了更好的理解本发明的技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对本发明的技术方案进行详细的说明。
本实施例的高炉炉缸侵蚀区自保护层形成方法，包括：高炉生产过程中，控制出铁口角度在第一预设角度与第二预设角度之间变化和/或在每个出铁口角度下控制铁口深度在第一预设深度与第二预设深度之间变化。
如图1所示，出铁口角度为铁口与水平面之间的夹角，第一预设角度为图中的a，第二预设角度为图中的b，第一预设深度为图中的L1，第二预设深度为图中的L2。炉缸内的炉渣在上、铁水在下，铁水通过铁口排出，每次出铁时，随着出铁过程的进行，铁水被排出，炉渣与铁水交界面逐渐下降，最终会处于铁口的最低点，铁口最低点下方的铁水为死铁。可以理解的是，若铁口深度一直为L2，仅控制出铁口角度在a与b之间变化，则炉渣与铁水的交界面会在图中L4与L6之间变化，铁水可以淹没L4与L6之间的炉缸侵蚀区；若出铁口角度一直为b，仅控制铁口深度在L1与L2之间变化，则炉渣与铁水的分界面会在图中L5与L6之间变化，铁水可以淹没L5与L6之间的炉缸侵蚀区；若控制出铁口角度在a与b之间变化和在每个出铁口角度下控制铁口深度在L3与L6之间变化，铁水可以淹没L3与L6之间的炉缸侵蚀区。
本实施例中，炉渣与铁水的分界面会反应生成低导热、高熔点、易团聚的物质CaS，CaS又能与炉渣和铁水一起凝结成易粘结、高密度、低导热的混合物，混合物附着在炉缸侧壁成为自保护层，自保护层可以保护炉渣与铁水分界面高度处的炉缸侵蚀区免受铁水侵蚀。铁水的温度要低于炉渣、死铁水的温度更低，若铁水淹没自保护层，可以降低自保护层的温度以使自保护层凝固，且铁水施加的压力可以促进自保护层凝结并增加自保护层的致密性，使自保护层更好的附着在炉缸侵蚀区。
由上文可知，本实施例在高炉生产过程中，控制出铁口角度在第一预设角度与第二预设角度之间变化和/或在每个出铁口角度下控制铁口深度在第一预设深度与第二预设深度之间变化，可以使炉渣与铁水的交界面处于炉缸侵蚀区的不同高度，在炉缸不同高度的侵蚀区形成自保护层来保护侵蚀区；且铁水可以淹没自保护层，促进自保护层凝结并增加自保护层的致密性，使自保护层更好的附着在炉缸侵蚀区，提高自保护层的保护效果。
如图2所示，下文将以“高炉炉缸侵蚀区自保护层形成方法，包括：步骤S1，高炉生产过程中，控制出铁口角度在第一预设角度与第二预设角度之间变化；步骤S2，在每个出铁口角度下控制铁口深度在第一预设深度与第二预设深度之间变化”为例进行说明。
步骤S1中，控制出铁口角度在第一预设角度与第二预设角度之间变化的方式多种多样，例如：将出铁口角度调整为第一预设角度，随着高炉出铁次数的增加，将出铁口角度由第一预设角度逐渐增大至第二预设角度；例如：将出铁口角度调整为第二预设角度；随着高炉出铁次数的增加，将出铁口角度由第二预设角度逐渐减小至第一预设角度。步骤S2中，控制铁口深度在第一预设深度与第二预设深度之间变化的方式同样多种多样，例如：将铁口深度调整为第一预设深度，随着高炉出铁次数的增加，将铁口深度由第一预设深度逐渐增大至第二预设深度；例如：将铁口深度调整为第二预设深度；随着高炉出铁次数的增加，将铁口深度由第二预设深度逐渐减小至第一预设深度。
下文以“控制出铁口角度在第一预设角度与第二预设角度之间变化，包括：将出铁口角度调整为第二预设角度；随着高炉出铁次数的增加，将出铁口角度由第二预设角度逐渐减小至第一预设角度”、“控制铁口深度在第一预设深度与第二预设深度之间变化，包括：将铁口深度调整为第二预设深度；随着高炉出铁次数的增加，将铁口深度由第二预设深度逐渐减小至第一预设深度”为例进行说明。
其中，随着高炉出铁次数的增加，将出铁口角度由第二预设角度逐渐减小至第一预设角度，可以包括：高炉每出铁当前出铁口角度对应的第一目标次数，则将出铁口角度减小预设角度，直至出铁口角度减小至第一预设角度。其中，随着高炉出铁次数的增加，将铁口深度由第二预设深度逐渐减小至第一预设深度，可以包括：高炉每出铁当前出铁口角度对应的第二目标次数，则将铁口深度减小预设深度，直至铁口深度减小至第一预设深度。假设a＝9°、b＝14°、L1为3.2m、L2为3.5m、预设角度为1°、预设深度为10cm。
其中，不同出铁口角度对应的第一目标次数可以相同，如均为96次(一般一天出铁12次，则96次为8天)；不同出铁口角度对应的第二目标次数可以相同，如均为24次；则本实施例的方法为：在开铁口时先将出铁口角度设置为14°、铁口深度设置为3.5m，此时炉渣与铁水的分界面位于L6处；高炉在出铁口角度为14°时，铁口深度为3.5m时的出铁次数达到24次后，将铁口深度减少10cm，为3.4m；铁口深度为3.4m时的出铁次数达到24次后，将铁口深度再减少10cm，为3.3m；铁口深度为3.3m时的出铁次数达到24次后，将铁口深度再减少10cm，为3.2m；铁口深度为3.2m时的出铁次数达到24次后，将铁口深度再减少10cm，为3.1m，此时炉渣与铁水的分界面位于L5处，高炉在出铁口角度为14°时的出铁次数达到96次，则下一次开铁口时将出铁口角度设置为13°，重复上述过程，直至出铁口角度为9°、铁口深度为3.1m，此时炉渣与铁水的分界面位于L3处。
可以理解的是，高炉在某一出铁口角度时的出铁次数越多，炉渣与铁水的分界面在同一高度上保持的时间越久，自保护层增长越多。实际中，出铁口角度处于第二预设角度与第三预设角度之间时，如14°至12°之间，炉渣与铁水分界面高度处的侵蚀区为炉缸的主侵蚀区，主侵蚀区的碳转侵蚀严重，需要自保护层的厚度更厚；出铁口角度处于第三预设角度与第一预设角度之间时，如12°至9°之间，炉渣与铁水分界面高度处的侵蚀区为炉缸的次侵蚀区，次侵蚀区的碳转侵蚀程度比主侵蚀区低，无需很厚的自保护层，自保护层增长过多会减小炉内空间。为避免炉缸次侵蚀区的自保护层厚度过厚，本实施例可以优选出铁口角度处于第二预设角度与第三预设角度之间时，不同出铁口角度对应的第一目标次数相同和第二目标次数相同；出铁口角度处于第三预设角度与第一预设角度之间时，出铁口角度越小，对应的第一目标次数和第二目标次数越小。这样炉缸次侵蚀区形成的自保护层厚度较小，可以避免过多减小炉内空间，且随着高度的升高，次侵蚀区的自保护层厚度逐渐变小。
可以设定出铁口角度处于14°与(大于)12°之间时，第一目标次数为96、第二目标次数为24；出铁口角度为12°对应的第一目标次数为84、第二目标次数为21；出铁口角度为11°对应的第一目标次数为72、第二目标次数为18；出铁口角度为10°对应的第一目标次数为60、第二目标次数为15。则本实施例的方法为：
在开铁口时先将出铁口角度设置为14°、铁口深度设置为3.5m；高炉在出铁口角度为14°时，铁口深度为3.5m时的出铁次数达到24次后，将铁口深度减少10cm，为3.4m；铁口深度为3.4m时的出铁次数达到24次后，将铁口深度再减少10cm，为3.3m；铁口深度为3.3m时的出铁次数达到24次后，将铁口深度再减少10cm，为3.2m；铁口深度为3.2m时的出铁次数达到24次后，将铁口深度再减少10cm，为3.1m，此时高炉在出铁口角度为14°时的出铁次数达到96次，则下一次开铁口时将出铁口角度设置为13°、铁口深度设置为3.5m；
高炉在出铁口角度为13°时，铁口深度为3.5m时的出铁次数达到24次后，将铁口深度减少10cm，为3.4m；铁口深度为3.4m时的出铁次数达到24次后，将铁口深度再减少10cm，为3.3m；铁口深度为3.3m时的出铁次数达到24次后，将铁口深度再减少10cm，为3.2m；铁口深度为3.2m时的出铁次数达到24次后，将铁口深度再减少10cm，为3.1m，此时高炉在出铁口角度为13°时的出铁次数达到96次，则下一次开铁口时将出铁口角度设置为12°、铁口深度设置为3.5m；
高炉在出铁口角度为12°时，铁口深度为3.5m时的出铁次数达到21次后，将铁口深度减少10cm，为3.4m；铁口深度为3.4m时的出铁次数达到21次后，将铁口深度再减少10cm，为3.3m；铁口深度为3.3m时的出铁次数达到21次后，将铁口深度再减少10cm，为3.2m；铁口深度为3.2m时的出铁次数达到21次后，将铁口深度再减少10cm，为3.1m，此时高炉在出铁口角度为12°时的出铁次数达到86次，则下一次开铁口时将出铁口角度设置为11°、铁口深度设置为3.5m；
高炉在出铁口角度为11°时，铁口深度为3.5m时的出铁次数达到18次后，将铁口深度减少10cm，为3.4m；铁口深度为3.4m时的出铁次数达到18次后，将铁口深度再减少10cm，为3.3m；铁口深度为3.3m时的出铁次数达到18次后，将铁口深度再减少10cm，为3.2m；铁口深度为3.2m时的出铁次数达到18次后，将铁口深度再减少10cm，为3.1m，此时高炉在出铁口角度为11°时的出铁次数达到72次，则下一次开铁口时将出铁口角度设置为10°、铁口深度设置为3.5m；
高炉在出铁口角度为10°时，铁口深度为3.5m时的出铁次数达到15次后，将铁口深度减少10cm，为3.4m；铁口深度为3.4m时的出铁次数达到15次后，将铁口深度再减少10cm，为3.3m；铁口深度为3.3m时的出铁次数达到15次后，将铁口深度再减少10cm，为3.2m；铁口深度为3.2m时的出铁次数达到15次后，将铁口深度再减少10cm，为3.1m，此时高炉在出铁口角度为10°时的出铁次数达到60次，下一次开铁口时将出铁口角度设置为9°。
本实施例中，随着出铁次数的增加，炉缸自保护层的厚度越厚，为准确获得任一出铁次数时的自保护层厚度，本实施例的高炉炉缸侵蚀区自保护层形成方法还包括：根据高炉的出铁次数计算炉缸自保护层的厚度。根据高炉的出铁次数计算炉缸自保护层的厚度可以为ΔL＝134.6+0.558n，ΔL为自保护层厚度，n为出铁次数。
公式ΔL＝134.6+0.558n的推导过程如下：
一般可以向炉缸径向插入两个热电偶，两个热电偶的插入深度不同，两个热电偶的插入深度差为侵蚀区的碳转厚度，两个热电偶检测的温度差为碳转的内外侧温度差。炉缸热平衡时，碳砖传递的热量等于自保护层传递的热量，即
λ碳砖为碳砖的导热系数，ΔT碳砖为碳砖的内外侧温度差，ΔL电偶为两个热电偶的插入深度差，λ自保护层为自保护层的导热系数，ΔT自保护层为自保护层的热面温度与冷面温度差，自保护层的热面直接接触液态渣，冷面贴近凝铁层。则有：
由于自保护层的热面直接接触液态渣，则自保护层的热面温度等于炉内的炉渣温度，而根据经验可知炉内炉渣温度比炉外测得的炉渣温度高约5℃，则自保护层的热面温度为T炉渣+5，T炉渣为炉外测得的炉渣温度。由于自保护层的冷面贴近凝铁层，则自保护层的冷面温度等于凝铁层的温度，根据经验可知凝铁层的温度约为1150℃，则自保护层的冷面温度为1150℃。则ΔT自保护层＝T炉渣+5-1150＝T炉渣-1145，
本实施例中λ自保护层＝5.2W/m·k，λ碳砖＝17.1W/m·k，
本实施例在出铁次数分别为0次、96次、192次、276次、348次、408次时测得的T炉渣和ΔT碳砖如表1所示，得到n与ΔL的对应关系表2。
表1
| 出铁口角度 | 14° | 13° | 12° | 11° | 10° | 9° |
| 出铁次数/n | 0 | 96 | 192 | 276 | 348 | 408 |
| ΔT<sub>碳砖</sub>/℃ | 297 | 204 | 167 | 134 | 123 | 107 |
| T<sub>炉渣</sub>/℃ | 1582 | 1561 | 1593 | 1578 | 1587 | 1556 |
| ΔL/mm | 134 | 186 | 247 | 295 | 328 | 350 |
表2
如图3所示，对表2的数据进行拟合，得到n与ΔL的关系式为ΔL＝134.6+0.558n。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种高炉炉缸侵蚀区自保护层形成方法，其特征在于，包括：
高炉生产过程中，控制出铁口角度在第一预设角度与第二预设角度之间变化和/或在每个出铁口角度下控制铁口深度在第一预设深度与第二预设深度之间变化。
2.如权利要求1所述的高炉炉缸侵蚀区自保护层形成方法，其特征在于，所述控制出铁口角度在第一预设角度与第二预设角度之间变化，包括：
将所述出铁口角度调整为所述第一预设角度；随着高炉出铁次数的增加，将所述出铁口角度由所述第一预设角度逐渐增大至所述第二预设角度；
或
将所述出铁口角度调整为所述第二预设角度；随着高炉出铁次数的增加，将所述出铁口角度由所述第二预设角度逐渐减小至所述第一预设角度。
3.如权利要求2所述的高炉炉缸侵蚀区自保护层形成方法，其特征在于，所述随着高炉出铁次数的增加，将所述出铁口角度由所述第二预设角度逐渐减小至所述第一预设角度，包括：
高炉每出铁当前出铁口角度对应的第一目标次数，则将所述出铁口角度减小预设角度，直至所述出铁口角度减小至所述第一预设角度。
4.如权利要求3所述的高炉炉缸侵蚀区自保护层形成方法，其特征在于，不同所述出铁口角度对应的所述第一目标次数相同。
5.如权利要求3所述的高炉炉缸侵蚀区自保护层形成方法，其特征在于，所述出铁口角度处于第二预设角度与第三预设角度之间时，不同所述出铁口角度对应的所述第一目标次数相同；
所述出铁口角度处于所述第三预设角度与所述第一预设角度之间时，所述出铁口角度越小，对应的所述第一目标次数越小。
6.如权利要求1所述的高炉炉缸侵蚀区自保护层形成方法，其特征在于，所述控制铁口深度在第一预设深度与第二预设深度之间变化，包括：
将所述铁口深度调整为所述第一预设深度；随着高炉出铁次数的增加，将所述铁口深度由所述第一预设深度逐渐增大至所述第二预设深度；
或
将所述铁口深度调整为所述第二预设深度；随着高炉出铁次数的增加，将所述铁口深度由所述第二预设深度逐渐减小至所述第一预设深度。
7.如权利要求6所述的高炉炉缸侵蚀区自保护层形成方法，其特征在于，所述随着高炉出铁次数的增加，将所述铁口深度由所述第二预设深度逐渐减小至所述第一预设深度，包括：
高炉每出铁当前出铁口角度对应的第二目标次数，则将所述铁口深度减小预设深度，直至所述铁口深度减小至所述第一预设深度。
8.如权利要求7所述的高炉炉缸侵蚀区自保护层形成方法，其特征在于，不同所述出铁口角度对应的所述第二目标次数相同。
9.如权利要求7所述的高炉炉缸侵蚀区自保护层形成方法，其特征在于，所述出铁口角度处于第二预设角度与第三预设角度之间时，不同所述出铁口角度对应的所述第二目标次数相同；
所述出铁口角度处于所述第三预设角度与所述第一预设角度之间时，所述出铁口角度越小，对应的所述第二目标次数越小。
10.如权利要求1所述的高炉炉缸侵蚀区自保护层形成方法，其特征在于，还包括：
根据高炉的出铁次数计算炉缸自保护层的厚度。
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| JPH05117730A (ja) * | 1991-10-24 | 1993-05-14 | Nippon Steel Corp | マツド充填量制御装置 |
| JPH05263112A (ja) * | 1992-03-19 | 1993-10-12 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 高炉における炉底れんがの侵食量制御方法 |
| JPH09157714A (ja) * | 1995-12-06 | 1997-06-17 | Nippon Steel Corp | 高炉炉底構造および高炉操業方法 |
| JP2000063918A (ja) * | 1998-08-20 | 2000-02-29 | Kawasaki Steel Corp | 高炉の操業方法 |
| JP2002030316A (ja) * | 2000-07-13 | 2002-01-31 | Kawasaki Steel Corp | 高炉出銑孔深度の制御方法 |
-
2022
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Patent Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| JPH05117730A (ja) * | 1991-10-24 | 1993-05-14 | Nippon Steel Corp | マツド充填量制御装置 |
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