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NAIHUO CAILIAO，耐|火材料2007．41 t增蛩i1：342—346 关于套筒窑砌筑设计的几点改进 张德国 王欣周宏 北京首钢设计院北京100043 摘要本文简要介绍了套筒窑的内衬结构，详细介绍了首钢套筒窑在关键部位的内衬砌筑、材质选用等 方面对引进外方设计所采取的改进措施，并阐述了套筒窑内衬设计的发展方向。 关键词石灰套筒窑内衬改进措施 l 概述 为内、外两个套筒的结构形式，耐火材料用量也较同 首钢是我国冶金行业最早引进套筒窑技术的钢 级别其它竖窑大，其总重达到1lOOt以上，其中各种 厂之一，90年代初首钢总公司白德国贝肯巴赫公司 定形耐材800多吨，不定形耐材300多吨。 引进了用以煅烧活性石灰的500m3套筒窑技术，当时 项目未能按计划建成投产。2000年11月开始重新恢 复建设，于2001年12月建成投产1#500m3活性石灰 套筒窑。之后于2004年5月至2005年12月先后又 建成一座300m3和4座500m3活性石灰套筒窑，并陆 续在设计中实现全套技术装备国产化。 套筒窑内衬是决定套筒窑整体使用寿命的重要 因素，提高套筒窑内衬寿命，是保证转炉炼钢连续生 产的关键¨j。北京首钢设计院一方面吸收和消化外 上燃烧帘中心线 方技术，另一方面对套筒窑耐材和砌筑方式进行了改 进和创新。经过改进后的套筒窑内衬砌筑结构更加 合理、可靠。再配合独特的二步烘窑方案和完善的操 作和管理制度，首钢1#500m3套筒窑于2001年11月 竣工后到2006年1月7 17t停火中修为止，连续运行4 年多，生产活性石灰66万余吨，创造了国内套筒窑国 内使用寿命的新记录口J。l#套筒窑经中修后，目前还 在进行正常生产。 2 套筒窑内衬结构特点 图1套筒窑砌筑总图 套筒窑由内、外两个套筒组成，石灰石在密封的 套筒窑内衬砌筑是影响套筒窑整体使用寿命的 条件下自窑顶布料装置加入窑内。石灰石在丽个套 关键因素，因此在进行套筒窑设计时，对套筒窑内衬 筒之间的夹层内自上而下的运动，逐步完成预热、煅 设计工作予以高度重视，邀请国内砌筑专家对套筒窑 烧和分解的全过程。套筒窑内耐火材料砌筑范围自 进行共同研究和分析，通过考察分析研究国内已经投 窑顶布料装置下方至套筒窑下部出灰机上方，共约 产的套筒窑在砌筑方面的经验和教训，针对套筒窑核 27m高。套筒窑内衬结构大致分为永久层、保护层和 心部位，如拱桥、烧嘴、立柱等部位(图2)的耐火材质 工作层(图1)，其结构复杂，有关部位耐火材料的品 及外形尺寸进行了大胆的改进和自主创新，开发设计 种繁多，特别是拱桥和烧嘴等处，使用了大量不同材 了一套首钢特有的砌筑方式。 质的异形耐火砖，砌筑设计难度较大。由于套筒窑分 342 NAIHUO训L|Ao／耐火材料2007／增：lqJ  砖是套筒窑内衬结构的薄弱环节，镁砖虽然在耐高 温、抗碱性方面性能突出，但由于其热膨胀系数较大， 热震稳定性差，在热冲击作用下容易产生崩裂或剥 落，这大大影响了套筒窑衬砖的使用寿命，因此必须 对其进行完善和改进。镁铝尖晶石砖(技术指标见表 I)由于具有杂质含量较低，荷重软化温度高，热膨胀 率低，热震稳定性能好，较强的抗急冷急热等特性，在 上世纪90年代末在钢包和转炉砌筑上被广泛应用。 虽然其在耐高温性和抗碱性比镁砖略有不足，但完全 可以满足套筒窑拱桥部位的温度使用条件。经过反 复比较论证，首钢设计院在国内首次从设计上采取了 将套简窑拱桥部位用镁铝尖晶石砖替代镁砖的改进， 实践证明，这一改进大大提高了拱桥寿命，材质设计 非常合理(见图3)。 表I镁铝尖晶石砖与镁砖技术性能设计指标比较 镁铝 序号 名称 单位 高级镁砖 尖晶石砖 1 耐火度 ℃ 1790 1790 2 荷重软化温度(O．2MPa) ℃ 1700 1750 图2套筒窑烧嘴及拱桥砌筑 3 ．常温耐压强度 MPa ≥55 ≥35 4 显气孔率 ％ ≤18 ≤19 5 体积密度 g／cm3 ≥2．95 ～3．05 3 套筒窑内衬设计改进 6 ≥16 ≥3 热震稳定性(1100。C水冷) 次 针对套筒窑内衬结构特征和工艺操作情况，在套 7 MBo ％ ≥80 ≥94 筒窑设计过程中，对窑体内衬砌筑设计进行了优化和 8 A1203 ％ 12—15 9 Fe203 ％ ≤1．O ≤0．8 改进，以下对几个重要部位的改进措施进行阐述。 3．1 将套筒窑支撑拱桥部位镁砖改为镁铝尖晶石砖 高铝质浇注料 拱桥位于套筒窑中部的煅烧带，具有支撑其上部 十几米料柱的作用，这就要求其具有足够的强度。同 砖 时由于烧嘴位于拱桥下方，此区域温度可达到1 1000C 以上，是套筒窑内温度最高的区域，石