高炉炉缸热工设计准则及其他XXXX年大高炉年会酒钢.pptxVIP

东北大学陈良玉;0、背景;●高炉炉缸内衬的一般工作过程

(1)新高炉开炉后,初期一般情况下由于内衬热阻大,铁水不能在内衬热面凝固,炉缸处于牺牲内衬材料的工作状态.

这个阶段主要依赖内衬材料的抗性工作.

(2)进入中期,当经侵蚀内衬剩余厚度达到砖的结厚自保护厚度时内衬热面具有了铁水凝固的动力,铁水凝层会减轻和避免内衬侵蚀。

(3)之后,炉缸内衬再经历凝层脱落-侵蚀-凝层重生-再脱落的反复减薄过程,直到炉缸寿命的最后期.;一、现象和观察;二、一种安全和长寿结合的设计和评估方法;二、一种安全和长寿结合的设计和评估方法;(1)炉缸内衬结构受内压的安全承载厚度Lp;(2)炉缸冷却壁本体热稳定的内衬保护厚度LT;●炉缸侧壁内衬安全厚度Ls;(3)炉缸侧壁内衬结厚自保护厚度Lc;●以上内衬的几个特征厚度是一维传热和一维力学下的简单计算

更为精确地计算应在二维和三维理论下进行.;四、用设计准则评估炉缸内衬用砖;导热系数k1/(W/mK);举例:re=8.0m,L0=0mm,v=3.0m/s,hi=90W/m2K

(1)一般微孔碳砖(平均k=10W/mK):

Lc=305.9LS=max[548,179.7]=548mm,

Lc/Ls=0.56,安全系数过小.

(2)超微孔碳砖(平均k=15W/mK):

Lc=465.6LS=max[548,268]=548mm,

Lc/Ls=0.85,安全系数仍不到1.0.

要到达Lc=Ls,平均导热系数需要提高到17.6W/mK.

(3)9RD-N砖(平均k=18W/mK):

Lc=564.4LS=[447.5,320.4]=447.5mm,

Lc/Ls=1.26,安全系数超过1.0,满足设计准则.

(4)C复合砖(平均k=16W/mK):

Lc=498.5LS=[295.6,285.5]=295.6mm,

Lc/Ls=1.69,安全系数远超1.0,满足设计准则.;通过对比计算,在上述相同的炉内放热和炉缸冷却条件下,

(1)常用微孔碳砖或超微孔碳砖因强度低(抗压强度40MPa),安全厚度要求大,不满足设计准则,LcLs+L0,超微孔碳砖稍好.

换言之,若使微孔碳砖或超微孔碳砖其满足设计准则,需要降低炉内放热,这意味着降低冶炼强度和产量.

(2)9RD-N砖(抗压强度50MPa,导热系数18W/mK),强度和导热系数均较高,能满足准则.

(3)C碳复合砖(抗压强度78MPa,导热系数16W/mK),强度和导热系数均较高,能很好地满足准则.

与一般碳砖相比,9RD-N砖和C复合砖都能满足准则,更能适应更高冶炼强度和生产率.C复合砖较9RD-N砖更好一些.;五、关于炉缸内衬用砖的性能指标;(3)更为综合的指标——kβσ/APCi

把材料的显气孔率AP及微孔率(1μm气孔率)和抗铁水熔蚀指标Ci等与上述指标组合，可以得到更为综合的表征材料性能指标。例如把显气孔率和抗铁水熔蚀指标置于分母，与kβ相乘组合成指标kβσ/APCi。

kβσ/APCi高,材料性能好.;六、关于炉缸内衬砌筑结构;●陶瓷杯+碳砖炉缸早期损伤实例;●实例2：;●实例3：;笔者在从事高炉炉缸侵蚀诊断与安全评估研究和应用的10多年中,看到的陶瓷杯+碳砖结构的炉缸出现和发生陶瓷杯早期破损并危害外环碳砖的情况相当多.

由于陶瓷杯+碳砖炉缸结构中的贯通膨胀缝夹层的有害性,这种结构出现早期损伤具有结构上的必然性.;●9RD-N砖和C复合砖——可以理解为“高导热低热胀陶瓷”,或“高铁水抗性高强度碳砖”.

●9RD-N砖和国产C复合砖兼备了陶瓷的高铁水熔蚀性能和碳砖的较高导热性能(结厚自保护性较好),可实现整体同材料砌筑,结构一致性好,能有效克服传统的陶瓷杯+碳砖结构中的贯通膨胀缝夹层和碳砖铁水抗性差两大缺陷.山西通才2号高炉炉缸使用国产C复合砖整体砌筑,服役5年多检查,侧壁内衬余厚700mm,无象脚侵蚀。

●为彻底消除使用制品砖砌筑,存在砖缝,甚至贯通缝,结构一致性差的结构缺陷,无缝的整体成型内衬是一个技术趋势.这类技术的内衬结构形态学性能更好,关键是材料自身的性能和成型工艺,目前已经有应用。;(1)本文提出了一个高炉炉缸结构热工设计新准则。该新准则的要义是，把安全厚度作为安全指标，把临界厚度作为操作指标，用临界厚度满足安全厚度作为准则，实现了安全和长寿相结合。

(2)该设计准则不仅可以用于炉缸的设计阶段，而且可以用于服役炉缸操作参数的评估。对于服役炉缸，通过对耐材的测试掌握其物性，