中国炼铁网欢迎您!

中国炼铁网

当前位置: 主页 > 炼铁新技术 >

中钢9#高炉炉缸侵蚀状态分析及灌浆护炉实践

时间:2019-06-03 14:03来源:中天钢铁集团有限公司第 作者:马方清 张俊杰 点击:
  • 摘  要  中天钢铁9#高炉(1580m3)于2012年4月投产,已服役4年多时间,高炉利用系数在3.0吨/天.M3左右,由于冶炼强度运行在较高水平,炉缸内衬温度呈不断升高趋势,本文通过采用炉缸一维侵蚀测算方法系统,计算炉缸内衬残余厚度,并根据炉缸侧壁热电偶温度上升情况,对炉罐四层冷却以下部位进行维护灌浆,达到控制炉缸温度持续上升的目的。

    关键词  有效比表面积   残余厚度   灌浆

    1  前言

    中天钢铁9#炉设计炉容1580m3,2012年4月开炉。炉底采用三成半石墨碳砖+一层微孔碳+一层超微孔碳砖+两层刚玉陶瓷垫组合,炉缸环砌超微孔碳砖,内壁砌筑刚玉陶瓷杯。炉缸炉底总共安装107支热电偶,其中标高10.000m以下共安装95支热电偶。自2005年1月以来,炉缸三层东铁口下方▽9198mm温度(三层冷却壁下方)上升速度逐步加快,由原来月温度540℃上升至812℃,平均每月上升20℃。通过做热成像,炉皮温度由原来30℃多,上升至现在的55℃左右。炉缸内层温度不断上升,给高炉安全生产带来极大隐患。现根据现有(水温差、热电偶)等监控手段,对炉缸的侵蚀状态进行评价。

    2  炉缸侵蚀状态的评价

    2.1  炉缸冷却水冷却强度的问题

    高炉本体冷却系统与炭砖相互依存,如果炭砖被大幅度的侵蚀,则冷板会与高温煤气甚至铁水直接接触,则任何冷却材质、冷却形式、冷却水量都不会有作用。若循环水量偏小,则炭砖热量难以传出炉外,热量积聚在炭砖内部,易造成环裂、渗碳等,炉缸亦不会长寿。

    中钢9#高炉采用软水密闭循环冷却系统,可承受热流强度的大幅波动,无结垢,无腐蚀,耗水量少,但是对局部冷却制度进行强化难以实现,加之冷却装备缺乏单支水冷管流量及单层冷板水温差监测手段,我们未能准确计算每一块冷板的冷却强度(或热流强度)。

    中钢9#高炉软水密闭循环冷却系统,循环水量为3580m3/h。计算流速为2.348m/s,其雷诺指数通过计算为110000,其指标可以满足炭砖完整时期和非铁口侧的冷却要求,但对于铁口侧,其下方铁水环流加剧,受到铁水的冲刷作用,侵蚀严重。为防止炭砖不被侵蚀,可以加大冷却设备的冷却强度在铁口下方形成渣皮,防止炭砖前端渣皮不被熔化。

    2.2  冷却壁比表面积

    中钢采用软水密闭循环冷却系统,冷却水质基本达到合格要求。炉缸炉底共四层冷却壁188块冷板,材质为铸钢冷却壁,水管规格规格¢65mm*6mm,冷却水量3580m3/h,水管采用4进4出或6进6出(铁口纯铜冷却壁),冷却水管纵向布置,冷却比表面积为1.12,完全符合冷却要求。

    2.3  炉缸工作的稳定性

    由于炉缸工作的不均匀性,会加剧炉缸的侵蚀。高炉炉芯温度会炉缸温度有重要的影响,炉芯温度低,则死铁层厚,环流加剧,炉缸温度升高;炉芯温度高,死铁层薄,环流减弱,则炉缸温度降低。如图1所示。

    9#高炉中心温度波动比较大,炉缸死料柱活性时好时坏,环流时强时弱,最终会使炉缸侵蚀愈来愈重。

    2.4  炉缸侵蚀状况的推断

    中钢9#高炉由于热电偶布置较少,我们根据传统一维传导理论,推断计算炉缸炉底的温度场、1150℃线以及860℃碳砖脆化线,并对热流强度、剩余碳砖厚度、最高温度等计算结果进行预警,有效监测高炉炉缸炉底的安全状态。

    根据全国中小型高炉护炉实践,我们把热流强度低于16.7MJ/M2*H时视为正常状态,当热流强度大于29.2MJ/M2*H时,视为报警值,当大于50MJ/M2*H时视为事故值,根据这个理论,我们将炉缸的热流强度计算后得到雷达图如图2-图5所示。

    根据热流强度计算,推断出9198正东方向热流强度已经到达警戒值,其炭砖内部积聚了大量的热量,易造成环裂。对此,利用一维传热理论,对炭砖、陶瓷杯剩余厚度、875℃炭砖脆化线进行计算,结果如图6所示。从图七可以看出,陶瓷杯剩余厚度为69mm左右,炭砖热面温度已经达到856℃,距离炭砖脆化线875℃已经很接近,在渣皮不断脱落、形成的过程中,炭砖热面温度进一步升高,陶瓷杯最终被侵蚀,1150℃等温线慢慢向炭砖推移,侵蚀将进一步加剧。

    3  检修灌浆维护

    通过9#高炉几次温度异常进行比较,可以断定冷却壁与炭砖之间、冷却壁与炉壳之间气隙过大,是高炉炉缸侵蚀的一个重要因素。为填充高炉炉缸内部气隙,减小炉缸热量传递热阻。例:5月10日依《9#高炉灌浆方案》,对炉缸三层、四层进行灌浆,炉缸灌浆共消耗碳质灌浆料1.7吨,管道及设备剩余0.6吨,撒落0.1吨,实际灌入1.0吨。本次高炉炉缸压力严格控制在2.5MPa以下,达到规定压力立即停止压入,进行保压,压力下降后再次压入,如此进行三次后则换孔压浆。

    通过本次检修灌浆,在灌浆料进入比较多的东南方向,东北方向温度有小幅度下降,下降幅度在10℃左右。在炉缸正东方向温度波动很大,一方面有高炉操作有关,另一方面与灌入浆料较少有关,温度仍处于较高水平。

    4  结语

    (1)9#高炉软水密闭循环冷却水流速2.348m/s,雷诺指数为110000,虽可保证陶瓷杯完好时或非铁口区域的冷却要求,对于铁口侧,随着陶瓷杯的脱落,仍须加强冷却强度。

    (2)9#高炉中心温度波动比较大,炉缸死料柱活性时好时坏,环流时强时弱,最终会使炉缸侵蚀愈来愈重。

    (3)根据热流强度计算,推断出9198正东方向热流强度已经到达警戒值,其炭砖内部积聚了大量的热量,易造成环裂。

    (4)目前中钢9#高炉炉缸侧壁侵蚀严重,位置在铁口下方区域,典型的“象脚型”侵蚀特点,其陶瓷杯厚度仅剩余69mm,炭砖热面温度已经达到856℃,距离炭砖脆化线875℃已经很十分接近。

    (5)通过灌浆,在冷却壁与炭砖冷面之间注入碳质料,保证炭砖热面热量通过冷却壁带出,这一做法在中钢9#高炉已取得初步成效。

    (责任编辑:zgltw)
顶一下
(0)
0%
踩一下
(0)
0%
------分隔线----------------------------