专利名称：高炉炉缸的制作方法
技术领域：
本发明涉及炼铁高炉，尤其属于炼铁高炉炉缸。
背景技术：
高炉的炉缸是保存铁水的区域，这一部分的热流强度很高，由于铁水对炉缸炉底的冲刷、氧化和化学侵蚀，炉缸炉底被烧穿而导致高炉停炉停产的现象在国内外屡见不鲜。就现代大型高炉本体而言，如何延长炉缸炉底的使用周期，成为高炉长寿的一个关键性限制环节。
从高炉炼铁的实践可知，当铁水和熔渣到达炉缸时，由于炉缸内衬的温度低于铁水和熔渣，紧靠炉缸内衬表面的渣铁便会凝固，形成所谓的“冻结壳体”。这层壳体的存在对保护炉缸的耐火材料免受铁水和熔渣的冲刷和侵蚀是有很大好处的，炉缸内衬的温度越低，“冻结壳体”就越厚。实践表明，当炉衬表面温度能保持在1000-1100℃以下，则“冻结壳体”的厚度可以保持在10mm以上。但是，当高炉的冶炼过程不稳定，炉缸内衬的温度升高，导致壳体融化，炉衬耐火材料就会继续受到铁水和熔渣的冲刷、侵蚀，使炉缸炉衬变薄。所以，如何保证炉衬的良好导热性，是必须首先关注的问题。
另一方面，通过对高炉炉缸的破损调查可知，碳砖炉衬在使用一段时间之后会出现一个环状的裂纹带，这是因为碳砖受到炉内高温碱金属蒸汽侵蚀的结果。而只当炉温达到1000-1100℃才出现对碳砖的损蚀。这一温度带越靠近炉缸表面，裂纹带对炉衬的破坏越轻。因此，如何控制整个炉衬的导热状况，使炉衬表面温度保持在1000-1100℃以下，则碱金属蒸汽就不会对炉衬产生腐蚀作用。
综上所述，炉缸的温度场分布是至关重要的。不管是保持“冻结壳体”的存在，还是避免碱金属蒸汽的腐蚀，都要求炉缸各部分都具有良好的导热性，及时将炉衬的热量传到炉壳，将炉缸内衬的表面温度控制在1000-1100℃以下。如果能做到这一点，就能保证高炉永远不损坏。为了达到这一目的，就必须保证炉缸的各部分都具有良好的导热性。目前，世界上通常的做法是炉衬材料用碳砖，炉壳用铜质冷却壁。微孔碳砖在1000℃时的导热率为22W/mK，而铜冷却壁的导热率高达224W/mK。但是在实际工作中发现，即使采用了高导热性的砌筑材料，整个炉缸的热传导情况仍不太理想。经研究，这与炉缸的砌筑方式有很大关系。目前普遍采用的砌筑方式如图1所示。图中，1是铜冷却壁、2是碳素捣打层、3是大块碳砖，4是刚玉砖。碳素捣打层的作用是吸收新炉体在加热过程中炉衬的膨胀，当炉缸达到热平衡后，这一层碳素捣打料就失去吸收膨胀的作用。在这种砌筑方式中，碳素捣打层紧靠铜冷却壁，由于铜冷却壁的导热性相当好，在实际工作中，碳素捣打层的温度只有40-50℃。对于碳素捣打料而言，只有在100℃经过24小时的烘烤后，导热系数才可以到到其最大值20W/mK。当碳素捣打层的温度处于40-50℃时，导热率只有5-10W/Mk。实际上这层碳素捣打层成为一个低导热率的隔热层，严重影响热量的传递。使高导热系数的铜冷却壁和碳砖发挥不了强化冷却的作用，严重时还可以使炉缸砖衬温度过高，超过正常工作温度，迫使高炉减产降温，影响高炉寿命。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提出了一种通过改变碳素捣打层的位置，以有效地改善炉缸的热传导状况，从而提高高炉使用寿命的高炉炉缸。
技术措施本发明所述的高炉炉缸由铸铜冷却壁、碳素捣打料层、大块碳砖及刚玉砖组成，其特点是在铜冷却壁内侧砌筑一层小块碳砖，碳素捣打料层处于小块碳砖和大块碳砖之间。
其还在于小块碳砖的厚度为200-250mm。
由于碳素捣打料层向炉内推移了200-250mm，则这一碳素捣打料层的工作温度必然有所升高，可以达到碳素捣打料的固化温度(＞80℃)，其导热系数可以达到20W/Mk以上，与碳砖的导热系数相匹配，使整个炉缸的热传导不受阻碍，使炉衬表面温度始终保持在1000-1100℃以下。其结果是保持熔融渣铁在炉衬表面形成的“冷冻壳体”有足够的厚度，以抵御铁水和熔渣的冲刷、侵蚀；又能避免碱金属蒸汽对炉衬的腐蚀。这样便可以保证炉缸在整个炉役中的厚度不减小，达到无损炉缸的目的，使高炉寿命达到20年以上。按减少一次大修计，仅检修费用就可以节省4-5亿元；另外，高炉检修约需要6个月的时间，3000M3高炉每年产量约为260万吨，6个月的产量损失高达3-4亿元。因此，本发明的经济效益在10亿元以上。
图1是目前常规采用的高炉炉缸结构示意中1是铜冷却壁、2是碳素捣打料层、3是大块碳砖，4是刚玉砖。
图2是本发明的高炉炉缸结构示意图，图中1是铜冷却壁、2是碳素捣打料层、3是大块碳砖，4是刚玉砖，5是小块碳砖。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步的阐述。
从图1可见，在常规的砌筑方式中，碳素捣打料层(2)紧靠铜冷却壁(1)，由于铜冷却壁(1)的导热性相当好，所以碳素捣打料层(2)的温度只有40-50℃，远未达到碳素捣打料的固化温度(＞80℃)，此时碳素捣打料层(2)的导热率只有5-10W/Mk。实际上这层碳素捣打料层(2)成为一个低导热率的隔热层，严重影响热量的传递。使高导热系数的铜冷却壁(1)和大块碳砖(3)发挥不了强化冷却的作用。为了解决这一问题，在武钢7号高炉上采用了新的设计。如图2所示，新设计的砌筑方式与常规砌筑方式的不同点是将原来设计在铜冷却壁(1)内侧碳素捣打料层(2)用一层厚度为200mm小块碳砖(5)取而代之，这一层小块碳砖(5)的内侧再砌筑碳素捣打料层(2)，使砌筑碳素捣打料层(2)处于小块碳砖(5)和大块碳砖(3)之间。与常规砌筑方式相比，砌筑碳素捣打料层(2)的位置向内移动了200mm，其结果是这一碳素捣打料层(2)的工作温度必然有所升高，可以达到100℃左右，超过碳素捣打料的固化温度(＞80℃)，其导热系数可以达到20W/Mk以上，与大块碳砖(3)的导热系数相匹配，使整个炉缸的热传导不受阻碍，使炉衬表面温度始终保持在1000-1100℃以下。其结果是保持熔融渣铁在炉衬表面形成的“冷冻壳体”有足够的厚度，以抵御铁水和熔渣的冲刷、侵蚀；又能避免碱金属蒸汽对炉衬的腐蚀。这样便可以保证炉缸在整个炉役中的厚度不减小，达到无损炉缸的目的，使高炉寿命达到20年以上。
权利要求
1.高炉炉缸，由铸铜冷却壁(1)、碳素捣打料层(2)、大块碳砖(3)及刚玉砖(4)组成，其特点是在铜冷却壁(1)的内侧砌筑一层小块碳砖(5)，碳素捣打料层(2)处于小块碳砖(5)和大块碳砖(3)之间。
2.根据权利要求1所述的高炉炉缸，其特征在于小块碳砖(5)的厚度为200-250mm。
全文摘要
本发明属于炼铁高炉炉缸。其解决炉衬的导热状况及炉缸结构存在的问题。技术措施高炉炉缸，由铸铜冷却壁(1)、碳素捣打料层(2)、大块碳砖(3)及刚玉砖(4)组成，其特点是在铜冷却壁(1)的内侧砌筑一层小块碳砖(5)，碳素捣打料层(2)处于小块碳砖(5)和大块碳砖(3)之间。由于碳素捣打料层向炉内推移使其工作温度升高，达到碳素捣打料的固化温度(＞80℃)，其导热系数可以达到20W/Mk以上，与大块碳砖的导热系数相匹配，使整个炉缸的热传导不受阻碍，使炉衬表面温度始终保持在1000－1100℃以下。达到无损炉缸，使其寿命达到20年以上。
文档编号C21B7/10GK1676616SQ20051001849
公开日2005年10月5日 申请日期2005年4月1日 优先权日2005年4月1日
发明者张寿荣, 连诚, 宋木森, 邓棠, 傅连春 申请人:武汉钢铁(集团)公司