孟世民 段慶福（石家莊鋼鐵股份有限公司）  

何汝(ru)生 吳德謙(qian) 曹(cao)永國(guo) 吳向陽（北(bei)京瑞爾(er)非金屬(shu)材料(liao)有限公司）

摘 要  石鋼新(xin)建(jian)0號(hao)高爐(lu)（420m3）采用(yong)(yong)了陶瓷(ci)杯(bei)爐(lu)缸內襯，具體結構是：爐(lu)底鋪(pu)滿3層國產(chan)半石墨質(zhi)炭(tan)磚(zhuan)，第(di)四層鋪(pu)滿炭(tan)磚(zhuan)為進(jin)口(kou)微(wei)孔炭(tan)磚(zhuan)，爐(lu)缸鐵口(kou)區(qu)域和鐵口(kou)以(yi)下區(qu)域采用(yong)(yong)進(jin)口(kou)微(wei)孔炭(tan)磚(zhuan)；爐(lu)底炭(tan)磚(zhuan)上面是同(tong)心圓斜面壓(ya)迫式砌(qi)筑(zhu)的(de)莫來(lai)石質(zhi)陶瓷(ci)杯(bei)墊，陶瓷(ci)杯(bei)壁采用(yong)(yong)大(da)(da)塊灰剛玉(yu)制品；渣口(kou)、風(feng)口(kou)區(qu)域砌(qi)筑(zhu)大(da)(da)塊灰剛玉(yu)組(zu)合磚(zhuan)。高爐(lu)投產(chan)后(hou)生產(chan)順利，鐵水溫度比(bi)其他內襯結構有明顯的(de)提高。

Design and application result of long campaign hearth of NO.0 BF in Shijiazhuang Iron and Steel C0.

Meng Shimin Duan Qingfu(Shijiazhaung Iron &Steel Co．Ltd.)  

He Rusheng Wu Deqian Cao Yongguo Wu Xiangqian(Beijing Real Non-Metal Material Co．Ltd.)

Abstract The new No.0 BF of Shijiazhuang Iron & Steel Company（420m3）adopted with ceramic cup lining at furnace hearth and the specific design is as follows：three layers of semi graphite carbon bricks locally supplied with the fourth layer bricked by imported micro-porous carbon brick．At the taphole area and the area below the taphole，imported microporous carbon bricks are used and the ceramic cup pads of mullite which is compressively bricked in concentric oblique plane are installed above the carbon bricks at the furnace bottom．The ceramic cup wall is made of large lumps of gray corundum products．The slag hole and tuyere area was bricked by large lump of combined gray corindite．The production of the blast furnace operates smoothly after put into operation and the hot metal temperature increases considerably compared with the case using other designs of lining.

Key Words hearth ceramic cup long campaign

1 石鋼高爐的爐缸結構

石鋼現(xian)有高爐的爐底(di)、爐缸內襯(chen)基本情況(kuang)見表1，其主要技術經濟指標見表2.

2  0號高爐爐缸內襯材料與結構

2.1 爐(lu)缸內襯用耐火(huo)材料

眾所周(zhou)知，爐底、爐缸耐火(huo)材料(liao)內(nei)襯(chen)主要受到鐵水(shui)(shui)環流沖刷和溶蝕、熱應力破壞、鐵水(shui)(shui)滲(shen)透侵蝕等(deng)。特別在(zai)現(xian)代(dai)高爐超(chao)高冶煉(lian)強度(du)下(xia)，鐵水(shui)(shui)環流沖刷、溶蝕、內(nei)襯(chen)鉆貼等(deng)原(yuan)因導致的內(nei)襯(chen)破損更加明顯。

由于(yu)(yu)陶(tao)瓷杯技術(shu)具(ju)有(you)(you)延(yan)長高爐(lu)壽命、節能且有(you)(you)益(yi)于(yu)(yu)冶煉等綜合功效，在分(fen)(fen)析了原有(you)(you)幾座(zuo)高爐(lu)采用(yong)(yong)的爐(lu)缸內襯結(jie)構沒有(you)(you)獲得(de)預期效果的原因后，0號高爐(lu)建設(she)中，充分(fen)(fen)考(kao)察、對比、分(fen)(fen)析國內外高爐(lu)使用(yong)(yong)實踐，決定采用(yong)(yong)材料配置適(shi)宜、結(jie)構合理的新型(xing)陶(tao)瓷杯技術(shu)。

石鋼原有高爐采用的炭磚-復(fu)合棕剛玉(yu)陶瓷(ci)砌體復(fu)合爐襯存(cun)在(zai)的主(zhu)要缺陷是(shi)：

（1）砌筑陶(tao)瓷砌體的耐火磚為含有～14%SiC的復合(he)棕剛玉磚。高(gao)爐生產中，與高(gao)溫鐵水接觸的陶(tao)瓷砌體熱面發生如下的SiC分解反應：SiC→Si+C

反(fan)應(ying)(ying)產物以游離狀態存在(zai)于(yu)反(fan)應(ying)(ying)層中并溶于(yu)鐵水；生成的(de)C沉(chen)積(ji)在(zai)剛玉制品之(zhi)中，形(xing)成空隙(xi)，降低剛玉制品抵抗沖刷的(de)能力；溫度(du)升高時，沉(chen)積(ji)碳的(de)體積(ji)膨(peng)脹(zhang)使得剛玉制品出(chu)現微裂紋，導致(zhi)剛玉制品被鐵水快(kuai)速溶蝕。

（2）采用編號G-1～G-6標普(pu)型(xing)磚(zhuan)(zhuan)砌筑(zhu)陶(tao)瓷砌體(ti)時，單一(yi)的磚(zhuan)(zhuan)型(xing)難以形成穩定的砌體(ti)結(jie)構。而且，砌體(ti)磚(zhuan)(zhuan)縫(feng)數(shu)量(liang)多，磚(zhuan)(zhuan)縫(feng)長度短，鐵水容易鉆入或鉆透磚(zhuan)(zhuan)縫(feng)，導致耐火磚(zhuan)(zhuan)漂浮。

（3）SiC含量在(zai)(zai)8%～15%的剛玉質制(zhi)品在(zai)(zai)1000℃時(shi)的熱(re)膨脹率達到6%～8%，不采(cai)取有效(xiao)的應(ying)力釋放(fang)措施，且(qie)緊密(mi)砌筑時(shi)，難以有效(xiao)釋放(fang)熱(re)膨脹應(ying)力，造(zao)成砌體破壞或者制(zhi)品內部產生微裂紋，在(zai)(zai)溫度變化(hua)、沖刷等(deng)外部因素作用(yong)下，出(chu)現剝落破損。

（4）砌(qi)筑(zhu)于爐缸下部和爐底上層的炭(tan)素材料導熱率、抗鐵水侵蝕(shi)等性能不(bu)理(li)想(xiang)，未(wei)能為陶(tao)瓷(ci)(ci)砌(qi)體(ti)材料提供有效的冷卻條(tiao)件，以減緩陶(tao)瓷(ci)(ci)砌(qi)體(ti)侵蝕(shi)速率。

（5）SiC含量在(zai)8%～15%的(de)剛玉質(zhi)制品(pin)熱(re)導率(lv)較高，一般在(zai)5～7W/（m·K）,這不僅(jin)影響了陶瓷砌(qi)體的(de)保溫效(xiao)果，而(er)且難以在(zai)爐缸內襯內形成合力的(de)溫度場分布。

鑒于原采(cai)用的炭磚-陶瓷砌體存(cun)在上(shang)述技術缺陷(xian)，難以為(wei)新建0號高爐(lu)實現(xian)長壽(shou)目(mu)標奠定堅實的技術基礎，因此0號高爐(lu)采(cai)用了北京瑞(rui)爾(er)灰(hui)剛(gang)玉大塊磚與(yu)國(guo)外優質微孔炭磚構成(cheng)的陶瓷杯爐(lu)缸內(nei)襯。

2.2   0號(hao)高爐(lu)陶(tao)瓷杯內襯

 0號高爐采(cai)用了北(bei)京瑞爾灰剛(gang)玉大塊磚(zhuan)與(yu)國外優(you)質(zhi)微孔(kong)炭磚(zhuan)構(gou)(gou)成(cheng)的陶瓷杯爐缸(gang)內襯，具(ju)體結構(gou)(gou)為：爐底鋪(pu)滿(man)砌(qi)筑3層國產(chan)半石(shi)墨質(zhi)磚(zhuan)，第4層鋪(pu)滿(man)炭磚(zhuan)為引進(jin)微孔(kong)炭磚(zhuan)；爐缸(gang)鐵口區和鐵口以下(xia)區域采(cai)用引進(jin)微孔(kong)炭磚(zhuan)；爐缸(gang)上部設(she)計采(cai)用國產(chan)半石(shi)墨質(zhi)炭磚(zhuan)（實際砌(qi)筑了國產(chan)模壓小炭塊）。

爐底炭磚上面為同心圓斜面壓迫式砌筑(zhu)的(de)莫來石質陶瓷杯(bei)墊，陶瓷杯(bei)壁采用大(da)(da)塊灰剛玉(yu)制品；渣(zha)口、風口區域砌筑(zhu)大(da)(da)塊灰剛玉(yu)組合磚。

同時，為更好的(de)保護炭素材料(liao)（磚(zhuan)和(he)(he)不定型(xing)材料(liao)），在風口磚(zhuan)與(yu)炭磚(zhuan)、陶瓷(ci)杯之間的(de)過度區域(yu)采用了特殊的(de)蓋磚(zhuan)和(he)(he)隔水措施。

為了給高爐生產、內襯維護創造良好條(tiao)件，提供充分且(qie)準確的信(xin)息，按(an)照溫(wen)度分布特點在(zai)爐底、爐缸(gang)磚襯中設置了必要的溫(wen)度檢測(ce)點。

0號(hao)高(gao)爐(lu)爐(lu)底、爐(lu)缸內襯基(ji)本結(jie)構如圖1所示。

與原先采(cai)用的(de)陶瓷砌體內襯比較，0號(hao)高(gao)爐爐缸內襯具有以下特點：

（1）在(zai)對高爐(lu)壽命(ming)有(you)重要(yao)作用(yong)的(de)爐(lu)底最上層和爐(lu)缸(gang)下部區域采用(yong)了國外優質微孔炭磚。這種微孔炭磚具有(you)較(jiao)好的(de)導(dao)熱性，能夠充(chong)分發揮冷卻壁的(de)冷卻效果，可(ke)降低陶(tao)瓷杯(bei)溫度，減緩(huan)陶(tao)瓷杯(bei)材(cai)料的(de)侵蝕速率，為(wei)高爐(lu)爐(lu)缸(gang)壽命(ming)達到或(huo)超(chao)過12～15年提供(gong)充(chong)分的(de)保證。

（2）砌(qi)筑陶(tao)瓷(ci)杯(bei)的(de)(de)(de)大塊灰(hui)剛(gang)玉質制品組織致密（體(ti)積密度大于(yu)3.35g/cm3）、孔隙率(lv)低（小于(yu)10%），抗(kang)鐵水溶蝕性優，具有微氣孔和(he)適(shi)宜的(de)(de)(de)強度及蠕(ru)變性等。而且，這種(zhong)特(te)異型大塊剛(gang)玉質制品砌(qi)筑的(de)(de)(de)陶(tao)瓷(ci)杯(bei)結(jie)構(gou)穩定、無鉆鐵并(bing)導致內(nei)襯砌(qi)體(ti)漂(piao)浮的(de)(de)(de)危險，按材料性能選取的(de)(de)(de)磚(zhuan)縫(feng)寬(kuan)度和(he)應力釋放結(jie)構(gou)避免了溫度應力的(de)(de)(de)不良(liang)影響。

（3）同心圓斜面壓(ya)迫砌筑的莫來石質(zhi)陶(tao)瓷(ci)杯墊抗(kang)鐵水侵蝕好、結構(gou)穩定(ding)，陶(tao)瓷(ci)杯壁(bi)與陶(tao)瓷(ci)杯墊具有穩定(ding)的過度結合。

（4）由4～8塊特異型(xing)大塊制品砌筑的(de)渣口、風口組合(he)磚(zhuan)具(ju)有(you)磚(zhuan)縫少(shao)、結構穩定、易(yi)于砌筑等優點。

3  0號高爐爐缸內襯施工

爐底、爐缸(gang)內襯施(shi)工(gong)作業從2003年5月19日開(kai)始，6月10日結束，歷時22天，扣(kou)除由(you)于氣候、設備事故等占用時間外，實際作業～17天。完成(cheng)的施(shi)工(gong)作業項目見表3。

為了保證施工(gong)質量、縮短作業(ye)周期，施工(gong)作業(ye)中采用了部(bu)分(fen)特殊技術措(cuo)施：

（1）爐底(di)炭(tan)素搗(dao)打料中設置的(de)(de)炭(tan)磚支撐找(zhao)平扁鋼網，上表面不平整(zheng)度(du)小于(yu)0.5mm，為保持整(zheng)個爐底(di)、爐缸(gang)內襯的(de)(de)順利施工和(he)作業(ye)質(zhi)量打下了良好的(de)(de)基礎。

（2）滿鋪炭磚（進(jin)口與(yu)國產(chan)）砌筑中采用了(le)先預(yu)擺、后(hou)平移的施工方法，改善了(le)爐底作業環境，加快了(le)施工進(jin)度。

（3）由于進(jin)口炭(tan)磚的加工精度高、形狀規則、尺(chi)寸(cun)偏差小，施工中基本全部實現了(le)干縫(feng)砌筑。

（4）進口炭磚與陶瓷(ci)杯和風、渣(zha)口磚的(de)砌筑搬運采(cai)用特殊吊具，較采(cai)用真空吸盤(pan)節省了砌筑時間，材料安全得到(dao)更好保證。

4生產效果

0號高爐于2003年6月29日點火投(tou)(tou)產后，至(zhi)今生產已(yi)經8多個(ge)月。投(tou)(tou)產以來各月的(de)主(zhu)要技(ji)術(shu)經濟指標見表4。

與過去采用(yong)炭磚-復合棕剛(gang)玉陶(tao)瓷砌體高(gao)爐投產初期的生產實(shi)際比較，0號(hao)高(gao)爐投產后的生產具有以下(xia)特(te)點：

（1）高爐投產更(geng)加順利，適(shi)應性強。

（2）鐵水(shui)溫度明顯高于過去采用(yong)炭磚-復(fu)合棕剛玉(yu)陶瓷砌體或(huo)普通爐缸內襯是的鐵灰溫度。

（3）投產初期(qi)，爐外機(ji)械設備故(gu)障造成(cheng)高爐無(wu)計劃(hua)休風（25.58h），之后復風生產時，未出現爐缸向涼、渣鐵(tie)難出等問(wen)題。

（4）埋(mai)設于(yu)爐(lu)底、爐(lu)缸襯磚中的(de)熱電偶顯示，磚襯實(shi)際溫度分布(bu)情(qing)況與設計預(yu)測情(qing)況比較吻合。

5結語

（1）0號高爐的(de)陶(tao)瓷杯內襯采用的(de)材料性(xing)能適合(he)于高冶煉強度(du)的(de)高爐，采用特異型大塊(kuai)灰(hui)剛玉(yu)制品砌筑(zhu)的(de)陶(tao)瓷杯較小塊(kuai)標普型耐火磚砌筑(zhu)的(de)陶(tao)瓷砌體具有結構更加穩定、密閉(bi)性(xing)更好等技術(shu)特點。

（2）投產后(hou)的生產實踐已(yi)經初(chu)步顯示了所采用(yong)陶瓷(ci)杯技術的綜(zong)合優越(yue)性(xing)。

（3）陶瓷杯技(ji)術(shu)的采(cai)用，為0號高爐實(shi)現(xian)高效、長壽操(cao)作提(ti)供了良(liang)好(hao)的保證。

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