CN115982875A - 一种长寿高炉的设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种长寿高炉的设计方法，通过优化高炉炉腹，设置上、下两个炉腹角，上炉腹角的角度范围为77‑81°，下炉腹角的角度范围为60‑75°，下炉腹角的位置为炉腹高度的25%至50%；炉身底部的炉身角在81‑83°之间；炉腰容积占高炉有效容积的比例在14‑16%之间；使炉腰容积占高炉有效容积的比例在14‑16%之间，为铁矿石的膨胀提供更大的空间，从而延长高炉寿命。不仅如此，通过采用具有高导热系数的石墨耐材，以及碳化硅质耐材，达到减少铜冷却壁破损的目的，维护高炉的安全、稳定生产。

Description

一种长寿高炉的设计方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金领域，用于大型高炉长寿设计。

背景技术

因大中型高炉铜冷却壁破损漏水，经常导致中修或提前大修，不但给高炉的安全生产带来影响，还造成高炉的生命周期缩短。目前，铜冷却壁主要由高炉的炉身下部、炉腰和炉腹组成，该区域为高炉的高温区，利用铜良好的导热性，使热量由铜冷却壁内的冷却水导出，使高炉达到安全、稳定生产的效果。但是高炉的炉腰、炉腹部位，由于受到高温煤气流冲刷和炉料下降磨损的双重作用，容易发生破损。目前投入生产的高炉炉腰容积占高炉有效容积普遍在10-13％，炉腰容积偏小，炉腰、炉腹部位的冷却壁容易受到磨损，当热面凸台消失、壁体变形后，铜冷却壁在壁面内冷却形成具有保护作用的渣皮难于稳定附着在铜冷却壁上，再经过周而复始的气流冲刷，下料磨损，使高炉的使用寿命缩短。

由于大型高炉在高度方向上受限，因此扩大炉容只能从径向扩张，为了保证足够的炉腰容积，炉腰直径变得越来越大，炉腹角则会因此扩张随之越来越小。过小的炉腹角会影响高炉的煤气流分布，使边缘煤气流变弱，导致高炉的软熔带变低，炉墙渣皮不稳定，使冷却壁过早破损。

铜冷却壁的长寿是一个系统性工程，不但和铜冷却壁的设计、制造有关，还和高炉的炉型设计关系紧密，本发明从高炉炉型设计入手，通过优化炉腰、炉腹等部位的设计，达到减少铜冷却壁破损的目的，维护高炉的安全、稳定生产。

发明内容

解决的技术问题：

为防止高炉内不同炉料对铜冷却壁不同程度的损伤，导致铜冷却壁热面凸台消失，壁面变形进而引起的高炉短寿问题，本发明提供一种长寿高炉的设计方法，通过优化炉腰、炉腹等部位的设计，达到减少铜冷却壁破损的目的，维护高炉的安全、稳定生产。

技术方案：

高炉的结构分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸和铁口，铜冷却壁一般使用于高炉的炉身的中下部、炉腰和炉腹，容易破损的区域一般位于炉腰和炉腹的上部。经过对铜冷却壁破损长期的研究，发现铁矿石在高温下的膨胀是造成铜冷却壁磨损的主要原因，因此在高炉下部的高温区，应给予铁矿石足够的膨胀空间，基于此理论，本发明提出了一种长寿高炉的设计方法：

一种长寿高炉的设计方法，长寿高炉包括炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸和铁口，长寿高炉的炉腹设有上、下两个炉腹角，上炉腹角的角度范围为77-81°，下炉腹角的角度范围为60-75°；下炉腹角的位置为炉腹高度的25％至50％；炉身底部的炉身角在81-83°之间；炉腰容积占高炉有效容积的比例在14-16％之间。

进一步地，炉腰高度和炉腹高度的比例在1-1.2之间。

进一步地，上炉腹角环绕壁面区域冷却壁热面镶嵌的耐材使用碳化硅质耐材。

进一步地，高炉在炉腰和炉腹使用铜或铸铁冷却壁，下炉腹角环绕壁面区域冷却壁热面镶嵌的耐材使用石墨质耐材，石墨耐材的导热系数高于100W/(m.K)。

有益效果：

使用上述方案后，扩大了炉腰容积，使铁矿石膨胀阶段的空间增加，减少其对炉墙的磨损。双炉腹角结构，上炉腹角设计77-81°之间，使炉腰边缘有足够的煤气流通过，同时使用碳化硅质耐材，具有良好的耐磨性。下炉腹角设计60-75°，结合石墨质耐材，具有良好的导热性能，在接近风口区域，更容易在热面形成稳定的渣皮，较小的下炉腹角对上部的渣皮起到了良好的支撑作用。在保证铁矿石有足够膨胀空间的前提下，将炉腹角、炉身角和炉腹炉腰高度比控制在上述方案范围，起到合理控制的边缘气流，保证炉墙渣皮的稳定性，延长高炉冷却设备的寿命的作用。

附图说明

图1是本发明长寿高炉炉型示意图。

图2是本发明长寿高炉炉型炉腹部分示意图。

图中：1-炉喉；2-炉身；3-炉腰；4-炉腹；5-炉缸；6-铁口；7-上炉腹角；8-下炉腹角；9-炉身角。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明：

实施例1

高炉有效容积2600m³,高炉设计如下：炉腰3直径为12.7m，炉腰3高度为2.9m，炉腰3容积约367m³，占有效容积的14.12％，有效容积为铁口6中心线至炉喉1部分，这样设计使铁矿石在冶炼过程中拥有足够的膨胀空间，减少对高炉冷却设备的磨损。此外，为了控制合理的边缘气流，维护渣皮的稳定性，将上炉腹角7设计为80°，下炉腹角8设计为68°，下炉腹角8位于炉腹4高度的30％处，将炉身角9设计为82°37′40″，炉腹4底部至下炉腹角8部位的环壁使用石墨质耐材，下炉腹角8至炉腹4顶部的环壁使用碳化硅耐材。炉腰3和炉腹4的高度比为1.01，在高炉服役期间，尝试过不同的布料制度，边缘气流炉墙渣皮一直较为稳定。因此，经改进，高炉寿命达到了20年以上，寿命达到国内最长水平，且使用过程中无破损，具体的指标参数如下表所示：

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种长寿高炉的设计方法，长寿高炉包括炉喉（1）、炉身（2）、炉腰（3）、炉腹（4）、炉缸（5）和铁口（6），其特征在于：长寿高炉的炉腹（4）设有上、下两个炉腹角，上炉腹角（7）的角度范围为77-81°，下炉腹角（8）的角度范围为60-75°；所述下炉腹角（8）的位置为炉腹（4）高度的25%至50%；炉身（2）底部的炉身角（9）在81-83°之间；炉腰（3）容积占高炉有效容积的比例在14-16%之间。

2.根据权利要求1所述的一种长寿高炉的设计方法，其特征在于：炉腰（3）高度和炉腹（4）高度的比例在1-1.2之间。

3.根据权利要求2所述的一种长寿高炉的设计方法，其特征在于：上炉腹角（7）环绕壁面区域冷却壁热面镶嵌的耐材使用碳化硅质耐材。

4.根据权利要求2所述的一种长寿高炉的设计方法，其特征在于：高炉在炉腰（3）和炉腹（4）使用铜或铸铁冷却壁，下炉腹角（8）环绕壁面区域冷却壁热面镶嵌的耐材使用石墨质耐材，所述石墨耐材的导热系数高于100W/(m.K)。

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