专利名称：一种高炉炉缸炉底内衬结构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于高炉设备技术领域，特别是涉及一种高炉炉缸炉底内衬结构，尤
其涉及一种强化冷却技术的"热解决法"高炉炉缸内衬结构，特别适用于大中型高炉的炉缸 炉底内衬。
背景技术：
近10多年来炉缸的破损已成为停炉的根本原因，目前为延长高炉炉缸炉底寿命 有两种解决方案"热解决法"和"耐火材料法"。这两种技术体系的技术原理和措施不尽相 同，但二者都是延长高炉炉缸炉底寿命的可行措施。 1、"热解决法"方案其特点是在炉缸"蒜头状"异常侵蚀区采用高导热碳砖，并借
助冷却壁的冷却作用，将115(TC等温线(铁水凝固线)尽量推向炉缸中心，且在碳砖热面能
够形成一层保护性"渣皮"或"铁壳"，使碳砖免受铁水渗透、冲刷和碱金属的化学侵蚀及热
应力破坏以延长其使用寿命；高炉炉底配套使用高导热碳砖或综合炉底结构。 2、"耐火材料法"方案即陶瓷杯炉缸炉底内衬结构的特点是在高炉炉缸炉底区域
采用微孔大块碳砖砌筑，炉缸壁环形碳砖内侧砌筑大型棕刚玉预制块，炉底碳砖上面砌筑
2 3层莫来石砖，在此区域内形成一个杯状的陶瓷质内衬，即所谓"陶瓷杯"。陶瓷杯的主
要特点是利用低导热的陶瓷质材料，将115(TC等温线阻滞在陶瓷层中，使碳砖避开800
IIO(TC脆性断裂温度区间。利用陶瓷层的高性能质量提高高炉使用寿命。 高炉炉缸最危险的区域是炉缸与炉底交界处，该区域同样受冲刷、化学侵蚀、铁水
渗透熔蚀、热应力等侵蚀，其薄弱在于较其它区域受最大最复杂的热应力作用(同时受来
自于炉缸炉底上下纵向和炉底材料膨胀形成的径向应力)，其侵蚀表现为通常所说的"蒜头
状"侵蚀，容易造成危险的炉缸过度侵蚀，威胁高炉的安全生产。 对于现代化的大中型高炉，其寿命应达到20年以上，高炉长寿技术更倾向于采用 "热解决法"。随着高炉容积增大、冶炼强度提高和喷煤量的增加，炉缸问题出现了新的变 化，由于炉缸中心死焦堆扩大，铁水环流增强，炉缸侧壁遭受的铁水冲刷、侵蚀、高温及热应 力破坏都在加剧，炉缸侵蚀易于向"象脚状"侵蚀发展，给高炉长寿带来了极大的隐患。因 此如何合理选择炉缸碳砖、炉底配砖技术和配套冷却技术成为高炉长寿的技术关键。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种高炉炉缸炉底内衬结构，结合大中型高炉炉缸问 题出现的新变化要求和耐火材料最新发展技术，从而设计出一种更能满足高炉生产要求， 其寿命达到或超过20年的炉缸炉底内衬结构。 本实用新型由石墨大块碳砖、高导热大块碳砖、超微孔大块碳砖、刚玉莫来石陶瓷 垫和NMA+NMD砖砌筑而成；其特征在于，炉底满铺石墨大块碳砖，在其上部满铺高导热大块 碳砖，再满铺超微孔大块碳砖，最上部中心区域砌筑刚玉莫来石陶瓷垫，炉缸周边区域砌筑 高导热炉缸碳砖(NMA+NMD砖)至风口组合砖。[0009] 炉底各层材料厚度范围自上而下为刚玉莫来石陶瓷垫2层，总厚度800-1000mm ;超微孔碳砖2-3层总厚度800-1200mm，高导热碳砖l层，厚度400-600mm，石墨砖1层，厚度400-600mm ;炉底总厚度为2400-3400mm ;炉缸侧壁厚度为800-1300mm。[0010] 刚玉莫来石厚度为400mm、450mm或500mm ;超微孔碳砖、高导热碳砖和石墨砖厚度为400mm、450mm、500mm、550mm或600mm ;炉缸侧壁厚度为800. lmm、914. 4mm、1028. 7mm、1143mm或1257. 3mm。 采用高导热炉缸碳砖，新型碳质耐火材料+刚玉莫来石陶瓷垫的综合炉底结构，同时强化了炉缸炉底冷却，充分发挥高导热优质碳砖的作用。同时高炉选择炉缸炉底烘炉和开炉保护材料时，适当强化了"蒜头状"区域的材料性能，在高炉"蒜头状"区域使用A1203含量大于65%的普通高炉高铝砖，高炉其它区域使用A1203含量大于42%的普通高炉粘土砖。高炉炉底采用软水冷却，炉缸第二、三段冷却壁"蒜头状"异常侵蚀区域，采用软水密闭循环冷却加铜冷却壁配套冷却技术。 本实用新型的优点在于，该炉缸炉底组合内衬将"热解决法"和"耐火材料法"长寿技术融为一体，能够满足高炉长寿要求，预计其寿命可达到20年以上，具有较高的推广应用价值。
图1为本实用新型的一种炉缸炉底内衬结构示意图。其中，炉底炭捣料1、石墨炭砖2、高导热炭砖3、超微孔炭砖4、刚玉莫来石陶瓷垫5、高铝砖6、高导热炉缸碳砖7、风口组合砖8、粘土保护砖9
具体实施方式
图1为本实用新型的一种具体实施方式
。 由于刚玉莫来石本身具有比较好的强度性能，采取进一步提高强度性能提高耐铁水侵蚀和铁水冲刷性能的潜力是有限的，因此刚玉莫来石性能优化应提高材料的整体稳定性，重点优化设计了材料重烧线变化率指标为O-O. 1% (1500°C X3hr)，使高炉炉底内衬结构在使用过程保持微膨胀，提高炉底结构性能。炉底刚玉莫来石陶瓷垫5确定后，炉底水冷管至陶瓷垫之间的炉底碳捣料1选择和匹配就显得更为关键。 高炉超微孔碳砖4是近年来新开发的高炉优质耐火材料，比微孔碳砖有更好的导热性、微孔性和抗铁水侵蚀性能好，超微孔碳砖4导热系数^ 20w/(m. k)，更适于高炉炉底部位及陶瓷垫匹配过度，因此在陶瓷垫下部优选使用超微孔碳砖7。为了满足炉底传热结构体系要求，本实例新型在超微孔碳砖下面采用了高导热大块碳砖3，高导热碳砖具有更高的导热系数，高导热碳砖导热系数^ 30w/(m. k)，热传导性能好；最后在靠近炉底水冷管还采用了石墨大块碳砖2，石墨砖热系数^ 60w/(m. k)，导热性能更好。 炉底的厚度一般为2400-3500mm，炉底材料材质确定后，各层材料的厚度也会对炉底温度场的分布产生重要影响，在综合炉缸死铁层厚度要求、高炉长寿技术要求、耐火材料加工技术和高炉工程施工技术的条件下，确定炉底各层材料厚度自上而下为刚玉莫来石陶瓷垫2层(厚度500mm+500mm);超微孔碳砖2层(厚度600mm+600mm);高导热碳砖l层(厚度600mm);石墨砖1层(厚度400mm)炉底总厚度3200mm。通过以上炉底结构的创新优化和完善，使高炉炉底兼有了 "综合炉底"和"全碳炉底"性能优势。 高炉炉缸侧壁使用NMA和NMD砖8，属于碳质炉缸热解决高炉长寿技术，NMA和NMD 的导热系数和强度有一定的差别，所以配砖技术很重要。NMD热压块碳砖具有更高的导热系 数和相对略低的强度，但能更好地与高炉第二、三段铜冷却壁和软水密闭循环强化冷却相 匹配，有利于在炉缸侧壁形成凝铁层保护。根据使用要求采用了不同的NMA和NMD组合配 砖结构和厚度。 本实用新型由石墨大块碳砖2、高导热大块碳砖3、超微孔大块碳砖4、刚玉莫来石 陶瓷垫5和GRAFTech公司热压碳砖7等砌筑而成；其特征是炉底炭捣料1上满铺石墨大块 碳砖2，在其上部满铺高导热大块碳砖3，再满铺超微孔大块碳砖4，最上部中心区域砌筑刚 玉莫来石陶瓷垫5，炉缸周边区域砌筑NMA+NMD砖7至风口组合砖8。 炉底各层材料厚度范围自上而下为刚玉莫来石陶瓷垫2层厚度范围800-1000mm ; 超微孔碳砖2 3层厚度范围800-1200mm，高导热碳砖1层厚度范围400-600mm，石墨 砖1层厚度范围400-600mm。炉底总厚度范围为2400-3400mm ;炉缸侧壁厚度范围为 800-1300mm。 刚玉莫来石陶瓷垫5典型厚度400mm、450mm或500mm ;超微孔碳砖4、高导热碳砖 3和石墨砖2典型厚度为400mm、450mm、500mm、550mm或600mm ;NMA+NMD砖7典型厚度为 800. lmm、914. 4mm、1028. 7mm、1143mm或1257. 3mm。 本实用新型关键部位选用优质碳砖就是要强化冷却，所以在冷却水量上节约而不 是制约，充分考虑的调节能力。 本实用新型将"导热法"和"耐火材料法"炉缸炉底内衬设计体系融为一体，具有 很多优点 1、炉缸炉底高导热碳砖_陶瓷垫组合内衬结构集中了 "导热法"和"耐火材料法" 体系的优点，炉缸区域重点优化了 NMA和NMD组合配砖结构和厚度；炉底重点解决了根据材 料性能和使用要求用砖问题、以及按照导热系数梯度合理布砖问题。 2、减轻铁水的流动冲刷必须有合理的死铁层深度，设计的死铁层深度为炉缸直径 的22%，死铁层深度合理，可使铁水在炉缸内的流动方向有所改变，因而可以减少铁水对炉 底和炉缸壁的机械冲刷。 3、为与"热解决法"匹配，采用了软水密闭循环冷却，高炉第二、三段采用铜冷却 壁，依靠有效的冷却作用，使其热面生成保护性的渣皮或铁壳，最大限度地延长高炉寿命。 4、只在炉缸关键部件引进国内尚不能生产的NMA和NMD砖；而炉底区域则采用国 产的石墨大块碳砖、高导热大块碳砖、超微孔大块碳砖和刚玉莫来石砖，节约外汇投资和费 用。
权利要求一种高炉炉缸炉底内衬组合结构，由石墨大块碳砖、高导热大块碳砖、超微孔大块碳砖、刚玉莫来石陶瓷垫和高导热炉缸碳砖砌筑而成；其特征在于，炉底铺石墨碳砖(2)，在其上部铺高导热碳砖(3)，再铺超微孔碳砖(4)，最上部中心区域砌筑刚玉莫来石陶瓷垫(5)，炉缸周边区域砌筑高导热炉缸碳砖(7)至风口组合砖(8)。
2. 根据权利要求1所述的结构，其特征在于，炉底各层材料厚度范围自上而下为刚玉莫来石陶瓷垫2层，总厚度800-1000mm ;超微孔碳砖2_3层总厚度800-1200mm，高导热碳砖1层，厚度400-600mm，石墨砖1层，厚度400-600mm ;炉底总厚度为2400-3400mm ;炉缸侧壁厚度为800-1300mm。
3. 根据权利要求1所述的结构，其特征在于，刚玉莫来石厚度为400mm、450mm或500mm ;超微孔碳砖、高导热碳砖和石墨砖厚度为400mm、450mm、500mm、550mm或600mm ;炉缸侧壁厚度为800. lmm、914. 4mm、1028. 7mm、1143mm或1257. 3mm。
4. 根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述的高导热炉缸碳砖为NMA+NMD砖。
专利摘要一种高炉炉缸炉底耐火材料内衬结构，属于高炉设备技术领域，适用于大中型高炉的炉缸炉底内衬。由石墨大块碳砖、高导热大块碳砖、超微孔大块碳砖、刚玉莫来石陶瓷垫和高导热炉缸碳砖砌筑而成；其特征在于，炉底铺石墨碳砖(2)，在其上部铺高导热碳砖(3)，再铺超微孔碳砖(4)，最上部中心区域砌筑刚玉莫来石陶瓷垫(5)，炉缸周边区域砌筑高导热炉缸碳砖(7)至风口组合砖(8)。优点在于，该炉缸炉底组合内衬将“热解决法”和“耐火材料法”长寿技术融为一体，能够满足高炉长寿要求，预计其寿命可达到20年以上，具有较高的推广应用价值。
文档编号C21B7/06GK201485477SQ20092022238
公开日2010年5月26日 申请日期2009年9月4日 优先权日2009年9月4日
发明者姚轼, 常醒民, 王尉平, 王建民, 王桂才, 由文全, 芦文凯, 郑敬先, 马金芳, 黄晋 申请人:河北省首钢迁安钢铁有限责任公司;首钢总公司