高爐的長壽命是實現(xiàn)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、低成本的關(guān)鍵,所以,延長高爐爐齡是所有鋼鐵企業(yè)的奮斗目標(biāo)。為使高爐爐齡達(dá)到或超過15~20年,鋼鐵企業(yè)必須有一套綜合戰(zhàn)略來實施延長高爐壽命的計劃,其中最重要的是正確選擇爐子耐火材料和正確設(shè)計冷卻系統(tǒng)。
爐腹是高溫液體生成和流動的區(qū)域。要保證爐腹的長壽命,必須為它提供有效冷卻以保持耐火磚熱面渣殼的穩(wěn)定,并控制耐火磚溫度,使其低于危險反應(yīng)溫度。舊式爐腹銅板冷卻的安裝排列間距為500mm,后來逐步過渡到中等密度和高密度的銅冷板安裝,間距減至400mm。目前,許多現(xiàn)代化高爐爐腹采用強(qiáng)化冷卻,銅冷卻板安裝間距減小至350mm或更小。除垂直間距之外,在一個強(qiáng)化型冷卻系統(tǒng)中,銅冷板的水平間距也十分重要,因為水平冷卻板不僅要提供有效冷卻,還要支承耐火磚。銅冷板水平排列密度為45%到50%是比較通用的設(shè)計原則,即45%的面積是銅板冷卻件,其余面積是耐火磚。這種強(qiáng)化型冷卻系統(tǒng)再加上石墨或半石墨磚的爐腹,其使用壽命可以超過15年。
下部爐身是高爐最危險的區(qū)域,它處在粘性帶頂部,開始生成液態(tài)但內(nèi)部表面又未大量形成渣殼。盡管這個區(qū)域溫度很高,但仍有還原反應(yīng)發(fā)生,爐渣在此剛剛生成。下部爐身壁吸收的熱量很高。20世紀(jì)80年代以來,強(qiáng)化冷卻和高導(dǎo)熱耐火材料用于爐腰和下部爐身的設(shè)計思想已被大多數(shù)鋼鐵企業(yè)所接受。由派羅特克公司開發(fā)的一種新型高科技陶瓷,稱為歐塞龍粘接的碳化硅,具有良好的抗氧化性,抗熱沖擊性,抗化學(xué)物質(zhì)腐蝕性和抗磨損性。用歐塞龍粘結(jié)的碳化硅磚的抗堿腐蝕性能比用氮化物粘結(jié)的碳化硅磚好,所以國外鐵廠廣泛采用歐塞龍粘結(jié)的碳化硅磚和石墨磚筑砌下部爐身。許多美國鐵廠還在高鋁爐襯下部和中段之間加筑一層碳化硅夾層磚,使之與高爐10年爐齡相匹配,既解決了高爐爐殼的保護(hù)問題,也充分利用了碳化硅磚在爐襯平衡中的最大優(yōu)勢,同時還解決了碳化硅夾層磚熱面受到損失的問題。
北美高爐使用球團(tuán)礦作為主要煉鐵原料,焦炭負(fù)荷很高,其爐壁所受到的高溫波動的沖擊比使用燒結(jié)礦更加劇烈。下部爐身、爐腰和爐腹的高溫波動高達(dá)一分鐘150℃,如此大的溫度波動只有碳磚才能經(jīng)受得住。石墨磚由于具有抗熱沖擊、抗化學(xué)腐蝕,加之良好的導(dǎo)熱性,所以能和密集安裝的銅冷卻板的強(qiáng)化冷卻能力相結(jié)合,很好地保護(hù)爐腹和下部爐身容易受到嚴(yán)重磨損的部位。北美一個鐵廠的高爐在重砌爐襯時,下部爐身中段采用石墨磚和碳化硅磚組合砌筑,下部爐身銅冷板垂直安裝間距為300mm,碳化硅磚在熱面的比例隨著位置的升高而增加,結(jié)果表明該高爐在抵抗剝落、化學(xué)腐蝕、氧化和磨損方面的能力均為最佳。
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