高炉主要设备和维修护.docx

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高炉主要设备和维修护

高炉主要设备的结构和维修

摘要:

高炉设备品种繁杂，在这里主要介绍几种设备构造和原理，为延长高炉寿命达到优质、高产。

高炉长寿一直是钢铁企业追去的目标，高炉的长寿不仅仅是高炉本体长寿，还包括生产主体和辅助系统的整体长寿，任何一个环节出现严重破损，都会影响高炉寿命。

随着冶炼技术的不断进步，国外高炉一代炉役寿命不断提高，我国的长寿技术与工业发达国家还有一定差距。

本文重点从高炉炉型设计、冷却设备、炉体及炉缸长寿控制、铁口布置方式等方面介绍了我国高炉长寿技术的现状，探讨了可以借鉴的经验，重点讨论与高炉本体寿命相关的主要因素，次要的介绍了热风炉设备、除尘设备。

关键词：

高炉寿命；高炉本体；液压泥炮；炉顶装料设备；等

1高炉本体

密闭的高炉本体是冶炼生铁的主体设备。

它是由耐火材料砌筑成竖式圆筒形，外有钢板炉壳加固密封，内嵌冷却设备保护。

高炉内型——高炉其内部工作空间的形状，即通过高炉中心线的剖面轮廓。

高炉内型从下往上分为炉缸、炉腹、炉腰、炉身和炉喉五个部分，该容积总和为它的有效容积，反映高炉所具备的生产能力。

1.1高炉耐火材料及其对高炉寿命的影响

高炉内耐火材料砌筑的实体称为高炉炉衬，其作用是形成高炉工作空间。

炉衬在冶炼过程中将受到侵蚀和破坏。

耐火材料质量的选择和砌筑质量对高炉寿命有极大的影响。

不同容积的高炉和高炉不同部位要选用不同的耐火材料。

提高炉缸、炉底和炉身中、下部砌体质量是延长高炉寿命的重要条件。

在购买耐火材料时不但要有冷性能,还要有热性能,以及使用寿命的保证。

高炉炉衬组成陶瓷质材料（包括粘土质和高铝质）

炭质材料（炭砖、炭捣体、石墨砖等

对高炉炉衬的基本要求如下：

①各部位内衬与热流强度相适应，以保持在强热流冲击下内衬的稳定性。

②炉衬的侵蚀和破坏与冶炼条件密切相关，不同位置的耐火材料受侵蚀破坏机理不同，因此要求各部位内衬与侵蚀破损机理相适应，以延缓内衬破损速度。

（1）炉身中上部炉衬主要考虑耐磨。

上部以碳化硅和优质硅酸盐耐火材料为主，中部以抗碱金属能力强的碳化硅砖或高导热的炭砖为主。

（2）炉身下部和炉腰主要考虑抗热震破坏和碱金属的侵蚀，高炉下部以高导热的石墨质炭砖为主。

（3）炉腹主要考虑高FeO的初渣侵蚀。

（4）炉缸、炉底。

炉底炉缸的寿命决定高炉的一代炉役寿命，在高炉生产中如果全部内衬保持在低温状态，就能够减缓或防止侵蚀，延长炉缸炉底的使用寿命。

所以炉缸炉底耐材质量和结构设计的合理性非常重要。

炉缸炉底的砖衬侵蚀后其残余厚度无法监测和修复，出现侵蚀后传统的做法是内部钛矿护炉和外部灌浆修补，现在不少高炉建立了炉缸炉底温度在线监测，可以把监测数据通过数学模型解析转换成炉墙耐火材料残余厚度画面，直观地展示了炉衬残余厚度和1150℃等温线（面），使炉缸炉底侵蚀程度处于受控状态，在线监测技术的应用避免了炉役后期炉缸炉底烧穿等重大事故地发生。

（5）铁口的布置方式影响高炉的渣铁排放，而高炉能否及时排净渣铁又会影响高炉的稳定顺行和指标优化，进而影响高炉寿命。

随着高炉容积扩大，渣口数量减少或取消渣口，铁口数量在增多，有的高炉为节省投资，将多个铁口布置在一个出铁场或高炉的同一侧。

这类布置，虽然可以节约开支。

但是对高炉冶炼及寿命均有不利影响。

高炉不能完全出净渣铁，留在炉内的炉渣，靠近铁口的一侧，渣面接近铁口水平。

而远离铁口的一侧渣面较高。

如果铁口布置在同一侧，炉内的炉渣分布必然不均匀。

当炉况不太正常，特别是炉温低时，由于炉渣粘稠，从滴落带下降的铁滴，穿过渣层的速度不同必然影响到炉料均匀下降及煤气流均匀分布，由此导致局部方向煤气流发展。

过分发展的煤气流形成高炉“管道行程”，从而破坏炉衬的完整性，影响高炉寿命。

1.2高炉的冷却设备及其对高炉寿命的影响

冷却设备的作用是降低炉衬温度；提高炉衬材料抗机械、化学热和热产生的侵蚀能力，使炉衬材料处于良好的服投状态。

冷却设备的寿命是决定高炉寿命最关键的因素之一，特别是炉身下部及炉腹区域的冷却设备型式是否恰当、结构是否合理、外部水系统的配置是否有效、高炉冷却设备漏水；长期低风量操作，炉况不顺；冷却壁结构不合理，制造质量差；水质不稳定；内衬侵蚀较快；检测技术不完善等是高炉能否长寿的关键。

①冷却设备安装前的检查：

（1）试压：

炉体冷却设备安装前应对冷却设备逐块检查编号，水压试验压力为工作压力的1.5倍，持续10min，降压率不大于3%，不得有渗漏水现象。

然后进行漏流试验，检查各管进出水是否通畅。

（2）吹扫：

以上工作结束后用压缩空气吹净积水及管内残留物。

安装后进行通水实验，保证进出水畅通，接头不漏。

②炉身部位控制长寿

实践证明，强化冶炼条件下的炉身中上部块状区域的长寿维护关键措施不是冷却而是高炉内煤气流的控制。

而高炉内煤气流的合理分布是通过上下部的合理调剂来实现的，如精料方针、装料制度、风口的布置等。

在生产过程中通过建立炉缸活性指数概念，可以改变送风制度以外的操作条件来增加炉缸活跃程度，以延长炉身中上部寿命。

③炉腹、炉腰至炉身下部是高炉长寿薄弱环节

此区域为高炉工作条件最恶劣的区域之一，是软熔带和滴落带交汇区域，是炉料、渣铁和煤气流多相运动最复杂的部位。

任何耐火材料都不能完全起到保护层的作用，只有通过强化冷却，形成稳定均匀的渣皮才能保证炉身中下部的长寿。

目前此部位的主流冷却设备以铜冷却壁为主，实践证明，铜冷却壁属于无过热冷却器，完全可以实现自我造衬、自我保护，大大延长了炉腹炉腰以及炉身下部区域的使用寿命。

④冷却设备破损监测和处理

冷却设备破损漏水要及时发现，及时进行处理。

冷却设备破损后漏水会直接影响到炉缸碳砖的寿命。

碳和石墨在氧化气氛中可氧化成气态，400℃就能被氧化，500℃和水发生气化作用，700℃时开始和CO2发生反应，均生成CO气体，而使碳砖破损。

碳化硅在高温条件下也会缓慢发生氧化作用。

炉缸中漏水，是氧的主要来源。

不少大修后发现炉缸碳砖破损严重的部位，大多数是在生产过程中曾有过大量漏水的记录。

所以，对于冷却设备漏水，一定要及时进行处理。

特别是风口坏，不允许等凑对再去换掉。

冷却壁损坏严重时，可在相应部位插入冷却棒（柱形铸铜冷却器），压入硬质耐火泥，可维持高炉正常生产。

冷却壁大面积破损，可在中修时进行更换。

新冷却壁背后要灌浆，表面要喷涂一层耐火材料，要防止出现板间的间隙。

对已坏冷却壁的再生法：

用直径小于进水管的波文管（耐压、不锈钢）穿入冷却壁内管之中。

两管之间用导热性好的耐火材料填充。

 ⑤保证冷却设备的高质量安装

冷却设备到厂后要进行检验，包括外观和内在的质量。

外观要平整，无裂纹，进出水管接头要牢固，丝扣好。

对冷却设备先进行清扫，再进行通球实验，再进行通水打压数小时，观察是否有泄漏等。

要按有关国家标准对各类冷却设备进行安装，并要有施工监理。

对安装好的冷却设备要用高压水进行管道清扫，清除管内杂物，并要进行数小时的试压阶段。

用工业净化水冲洗之后要进行化学清洗除锈斑。

清洗后的管道要进行钝化预膜处理。

高炉的冷却设备组要有冷却壁、冷却板、冷却介质。

1.2.1冷却介质：

一般常用的冷却介质有：

水、空气和气化冷却。

对冷却介质的要求是：

有较大的热容量及导热能力；来源广、容易获得、价格低廉。

高炉冷却介质主要是水，因为水的热容量大，热导率大，便于输送。

冷却水的进水温度一般情况下应小于33度。

1.2.2冷却壁：

冷却壁分光面冷却壁和镶砖冷却壁。

光面冷却壁主要用于冷却炉缸和炉底碳砖；镶砖冷却壁主要用于冷却炉腹、炉腰、炉身各部位的炉衬。

冷却壁的维护与检修

冷却壁工作状况监测：

对于炉缸、炉腹，要求每30min检查一次，炉腰、炉身每班两次检查冷却壁的工作情况，保证管路无堵塞、断水、设备烧损现象。

如出现上述现象，引起的原因可能是炉内长期边缘发展、煤气流的失灵、水质差。

一般要3个月清洗一次。

1.2.3冷却板

冷却板用纯铜制造，安装时水平插入炉衬砖层中，对炉衬具有一定支托作用。

冷却板又称扁水箱，材质有铸铜、铸钢、铸铁和钢板等。

冷却板的冷却原理是通过分散的冷却原件伸进炉内来冷却周围的耐火材料，并通过耐火材料的热传导作用来冷却炉壳，从而起到延长耐火材料使用寿命和保护炉壳的作用。

由于铜冷却板具有导热性好、铸造工艺较简单的特点，所以从18世纪末就开始用于高炉冷却。

1.2.4风口

风口是鼓风进入炉缸的入口。

由大套、二套和小套组成，一般将风口小套简称风口。

风口由纯铜制造。

风口区域是高炉温度最高的区域，鼓风温度本身高达1100～1300℃。

为了保证风口得到良好冷却，风口环流水道内流速达到8～14m/s

风口的维护检查及常见故障

（1）至少每周检查一次热风围管的如下三种情况：

1）风温电偶的温度、跑风情况。

要求温度稳定在正常范围内、电偶管根部没有烧红跑风现象。

2）人孔跑风情况。

要求法兰无烧红跑风。

3）管道的烧红跑风情况。

要求管道、焊缝无开裂。

管道、人孔、电偶管根部烧红跑风的故障主要由热风围管内衬砖脱落，焊缝开裂引起，应及时焊补或挖补。

（2）每班检查风口装置的鹅颈管、弯管、吹管、膨胀节等的烧红、跑风情况，要求无烧红、无跑风、无异物堵塞。

（3）炉役后期外部打水时，要安装挡水板，防止弯头联结件结垢。

（4）对于风口中、小套，更要勤检查其冷却器，保证管路无漏水、出水无气泡、流量流速适当。

定期清洗工业水过滤器，风口大套、中套每年酸洗一次，清除沉积物。

1.3高炉钢结构

高炉钢结构包括炉壳、炉体框架、炉顶框架、平台和梯子等。

高炉钢结构是保证高炉正常生产的重要设施。

高炉钢结构的原则是:

1高炉是庞大的竖炉，设备层层叠叠，钢结构设计必须考虑到各种设备安装、检修、更换的可能性，要考虑到大型设备的运进运出，吊上吊下，临时停放的可能性。

2高炉是高温高压反应器，某些钢结构件具有耐高温高压、耐磨和可靠的密封性。

3运动装置运动轨迹周围，应留有足够的净空尺寸，并且要考虑安装偏差和受力变形等因素。

4对已支撑构件，要认真分析荷载条件，做强度计算。

5露天钢结构和扬尘点附近钢结构应避免积尘积水。

6合理设置走梯、过桥和平台，使操作方便安全可靠

炉壳：

炉壳是高炉的外壳，里面有冷却设备和炉衬，顶部有装料设备和煤气上升管，下部坐落在高炉基础上，是不等截面的圆筒体。

炉壳的主要作用是固定冷却设备、保证高炉砌砖的牢固性、承受炉内压力和起到炉体密封的作用，有的还要承受炉顶载荷和起到冷却内衬作用。

因袭炉壳必须有一定的强度。

炉壳常见故障及处理方法

炉体框架：

由四根支柱组成，上至炉顶平台下至高炉基础，与高炉中心成对称布置，在风口平台以上部分采用钢结构，有“工”字断面也有圆形断面，圆筒内灌以混凝土。

风口平台以下部分可以是钢结构也可采用钢筋混凝土结构。

炉缸炉身支柱、炉腰炉腹之圈和支柱座圈

炉缸支柱是用来承担炉腹或炉腰以上，经炉腰之圈传递下来的全部载荷。

炉身支柱的作用是支撑炉顶框架及炉顶平台上的载荷、炉身部分的平台走梯、给排水管道等。

炉腰之圈的作用是把它承托的上部均布荷载变成几个集中载荷传给炉缸支柱，同时也起着密封作用。

支柱座圈是为了使支柱作用于炉基上的力比较均匀。

2炉顶装料设备

炉顶装料设备是高炉的重要设备之一，其主要任务是把上料系统运送来的炉料装入炉内并使之合理的分布到炉喉，同时起到密封的作用。

无论何种炉顶装料设备均应能满足以下基本要求：

（1）要适应高炉的生产能力

（2）能满足炉喉合理布料的要求，并能按生产要求进行炉顶调剂；

（3）保证炉顶结构可靠密封，使高压操作顺利进行；

（4）设备结构应力求简单和坚固，制造、运输、安装方便，能抵抗急剧的温度变化及高温作用

（5）易于实现自动化操作

按炉顶装料结构分为双钟炉顶装料设备和无钟炉顶装料设备。

2.1双钟式炉顶装料设备

双钟式炉顶装料设备目前使用较多的是马基式炉顶

。

2.2无料钟炉顶装料