延長(zhǎng)高爐的使用壽命可大大減少生產(chǎn)成本,因此國(guó)外近年來一直在對(duì)如何延長(zhǎng)高爐壽命展開深入研究。在20世紀(jì)70年代,高爐爐齡一般在4~5年,高爐爐齡受到下部爐身和爐腹?fàn)t襯的耐磨能力的限制。到20世紀(jì)80年代,成功使用了新型的耐火磚,高爐下部爐身和爐腹砌筑碳化硅磚、石墨磚,同時(shí)改進(jìn)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及采用其它爐齡延長(zhǎng)技術(shù),將爐齡提高到7~10年。爐缸底設(shè)計(jì)的改進(jìn)是其中一個(gè)重要方面。
過去,建造直徑小于8.5m而無(wú)爐底冷卻的高爐,其爐底缸壁均采用碳質(zhì)磚與陶瓷磚組合的形式。這種設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單、易于建造且投資相對(duì)較低,但因?yàn)椴痪邆淅鋮s設(shè)施,加之陶瓷磚導(dǎo)熱性較差,因此易于損壞?,F(xiàn)代化的大型高爐采用了爐底冷卻系統(tǒng)和具有良好導(dǎo)熱性的耐火材料綜合構(gòu)成的爐缸底。
從20世紀(jì)80年代中期開始,國(guó)外許多高爐的爐缸直徑在8.5~8.8m之間,它們都將原來多種不同等級(jí)的鋁質(zhì)陶瓷底熱型爐缸底,改成了鈍化冷卻型爐缸底。其共同的設(shè)計(jì)特征是:
1)用石墨層導(dǎo)熱作為缸壁冷卻元件。
2)石墨磚和碳磚多種組合。
3)用陶瓷層保護(hù)基底碳質(zhì)層或石墨底墊。
對(duì)于爐缸直徑達(dá)9m的高爐,可用石墨耐火磚層傳輸流向冷卻系統(tǒng)。這種系統(tǒng)具有真正的鈍化性能,爐底不需能源。因?yàn)樘沾纱u抗腐蝕性能較碳質(zhì)磚好,而碳質(zhì)磚導(dǎo)熱系數(shù)高,可使熱平衡在陶瓷磚內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。將陶瓷擱置在碳磚的上面可使鐵水較長(zhǎng)時(shí)間與碳磚隔離而防止死鐵穿透。這種設(shè)計(jì)的目的是使冷卻系統(tǒng)具備足夠高的鈍化冷卻能力,將1150℃等溫線保持在陶瓷磚頂部的三分之一厚度內(nèi)。實(shí)踐已經(jīng)證明,這種鈍化冷卻爐缸是成功的。
對(duì)于爐缸直徑大于9m的高爐,國(guó)外鐵廠通常采用導(dǎo)熱耐火材料作底墊以及強(qiáng)制空冷或水冷的爐底。典型的設(shè)計(jì)是在冷卻系統(tǒng)之上砌筑4層或5層條形碳磚。實(shí)踐證明,這種設(shè)計(jì)可使高爐爐齡超過12~15年。北美有個(gè)鐵廠采用這種高爐,從1968年投產(chǎn)至今未進(jìn)行過大的爐襯更換,產(chǎn)鐵量已累計(jì)5200萬(wàn)噸.
陶瓷底墊層的成功應(yīng)用,也觸發(fā)了較小型的高爐采用條形碳磚加陶瓷磚來更換原來砌磚的熱潮。例如,北美某鐵廠的一個(gè)高爐,第一代爐齡操作運(yùn)行12年后,三層碳質(zhì)磚被磨損。修改爐襯后的第二代爐齡,經(jīng)過18年的運(yùn)行,腐蝕仍被限制在陶瓷磚層內(nèi)。
實(shí)踐證明,通過合理的設(shè)計(jì)和材料選擇,使?fàn)t缸壽命超過15~20年是完全可以實(shí)現(xiàn)的。不過,當(dāng)爐缸壽命提高后出鐵口的壽命便成為關(guān)鍵。爐齡期間必須注意對(duì)出鐵口進(jìn)行修理或更換。所以,出鐵口的設(shè)計(jì)和修理,出渣口的維護(hù)以及其它工作都加以注意才能最終將爐齡延長(zhǎng)至20年。
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