现代高炉炉底炉缸结构.pdf

第24卷第1期Vo1．24，No．1
2005年2月钦
IR0NMAKINGFebruary2005

现代高炉炉底炉缸结构

程坤明StefanBasista银汉
(SGLCarbonGroup)(武汉钢铁设计研究总院)

摘要对高炉炉底、炉缸结构的主要设计趋势进行了阐述，并重点对炭砖炉底、炉缸结构的主要特点进行了讨论。
认为德国SGL开发的各种不同高炉用炭砖和石墨砖，如普通炭砖、微孔炭砖、半石墨砖、微孔半石墨砖、石墨砖和低
铁石墨砖等，可以适应和满足炉底、炉缸结构的设计和生产要求。
关键词高炉炉底炉缸炭砖石墨砖

1引言微孔炭砖的研究)，从而弥补了无烟煤基普通炭砖
随着铜冷却壁在高炉上的成功使用和推广，一的缺陷。同时，人们也开始不断对炉缸结构进行探
些高炉(如武钢1号、6号高炉)从炉腹至炉身中下讨，通过改进炉底、炉缸结构或采取有效控制措施来
部使用铜冷却壁，且砖衬大大减薄，因此，在这些部减轻上述各种侵蚀的程度。
位的耐火材料显得不像以前那么重要了。而制约高3炉底、炉缸结构
炉长寿的区域已经下移至炉底和炉缸区域，尤其是3．1炉底、炉缸结构的主要形式
铁口区及铁口以下的异常侵蚀区域。本文将就高炉内衬设计的原始目的是为了保护高炉炉皮，其
炉底、炉缸结构，主要是内衬材质的设计谈谈看法。主要手段是冷却炉皮和采用内衬保护炉皮。随着技
2炉底、炉缸侵蚀机理术的发展，延长炉皮内侧的内衬寿命则成了主要目
为了选择合理的炉底、炉缸内衬材质，有必要了的。为了达到这一目的，可以对炉底、炉缸结构采取
解炉底、炉缸的侵蚀机理。20世纪60年代至70年以下重要措施。
代高炉炉底、炉缸开始使用无烟煤基的炭砖，根据对(1)优化炉底、炉缸几何结构，即减薄炉底和炉
那个时期高炉的破损分析发现一个共同的现象，即缸厚度，加深死铁层深度。
形成“象脚”侵蚀。之所以形成这种异常侵蚀，主要(2)改进冷却系统和冷却元件。人们越来越重
有以下几种原因⋯：视炉缸部位的冷却效果，除了不断改进冷却系统外，
(1)化学侵蚀，包括碱金属侵蚀和铁水对炭砖铜冷却壁的使用部位也不断向炉缸区域延伸，如德
的渗透以及炭砖中的碳向铁水中的溶解所导致的侵国不来梅2号高炉、日本君津4号高炉、中国台湾中
蚀；钢4号高炉等，这些高炉在铁口区甚至铁口以下都
(2)铁水流动对炭砖的冲刷；使用了铜冷却壁。
(3)炭砖的氧化；(3)优化炉底、炉缸内衬材质。炉底、炉缸内衬
(4)热膨胀和热应力造成裂纹。结构目前主要存在两大体系：一是导热体系，像以霍
这几种侵蚀在炉缸区同时发生，特别是炉底、炉戈文公司为代表的采用高导热性材料薄炉底、炉缸
缸过渡区域，铁水对炭砖的侵蚀和冲刷尤为严重。体系；二是隔热体系，如陶瓷杯体系。无论哪一种体
而过去所使用的无烟煤基的炭砖，其抗铁水炉渣侵系其本质目的都是一样的，都是为了保护炭砖不受
蚀性能差、热膨胀系数大、抗压强度低，因此，很容易侵蚀或少受侵蚀。目前，已经有了一个共识，就是炉
被侵蚀而形成所谓的“象脚状”侵蚀，威胁高炉安全底、炉缸的内衬材料应以炭砖和石墨砖为主，并在炉
生产。底炭砖上部采用1到2层陶瓷或高铝质的砖做为保
针对上述侵蚀机理，从20世纪80年代开始，炭护层，即所谓的“陶瓷垫”；而炉缸侧壁是否采用“陶
砖制造商们开始致力于抗侵蚀炭砖的研制开发(如瓷杯”，则是见仁见智，因为高炉一代炉役大部分时

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间主要还是靠炭砖来完成使命。因此，炉底、炉缸炭面，卧砌2层600mm高的RD—N砖。另外，德国
砖的设置对高炉寿命是至关重要的。HKMA高炉、TKSHamborn4号高炉、Rogesa5号高
3．2炭砖炉底、炉缸结构炉，奥地利LinzHO1、5、6号高炉，意大利ILVATa．
根据所选用的炭砖的导热性，我们将炉底、炉缸ranto1号高炉，荷兰Corus6号高炉，中国济钢1号
设计从体系上来分为三大体系j：高炉，都在炉底和炉缸部分地采用了SGL公司的普
(1)低导热系数炭砖炉底、炉缸[炭砖导热系数通炭砖RA—N、RD—N或5RD—N。
<10W／(in·K)]；4．2SGL微孔炭砖
(2)中等导热系数炭砖炉底、炉缸[炭砖导热系目前，SGL能提供一种微孔炭砖3RD—N和两
数l0～30w／(m·K)]；种超微孔炭砖7RD—N和2RD—N，其性能指标的
(3)高导热系数炭砖炉底、炉缸[炭砖导热系数典型值见表2。
>30W／(m·K)]。表2SGL微孔炭砖、超微孔炭砖的性能指标

上述体系中，有的在热端使用陶瓷杯，有的则在项目测试标准3RD—N7RD—N2RD—N
冷面贴石墨或砌石墨墙，无论哪种理念都需要有足
够的冷却系统作保证’。
4高炉炉底、炉缸用炭砖和石墨砖
为了满足各种用户和各种设计理念的需要，德
国SGL开发了各种不同高炉用炭砖和石墨砖，主要
有普通炭