高炉的长寿命是实现高产、稳产、低成本的关键,所以,延长高炉炉龄是所有钢铁企业的奋斗目标。为使高炉炉龄达到或超过15~20年,钢铁企业必须有一套综合战略来实施延长高炉寿命的计划,其中最重要的是正确选择炉子耐火材料和正确设计冷却系统。
炉腹是高温液体生成和流动的区域。要保证炉腹的长寿命,必须为它提供有效冷却以保持耐火砖热面渣壳的稳定,并控制耐火砖温度,使其低于危险反应温度。旧式炉腹铜板冷却的安装排列间距为500mm,后来逐步过渡到中等密度和高密度的铜冷板安装,间距减至400mm。目前,许多现代化高炉炉腹采用强化冷却,铜冷却板安装间距减小至350mm或更小。除垂直间距之外,在一个强化型冷却系统中,铜冷板的水平间距也十分重要,因为水平冷却板不仅要提供有效冷却,还要支承耐火砖。铜冷板水平排列密度为45%到50%是比较通用的设计原则,即45%的面积是铜板冷却件,其余面积是耐火砖。这种强化型冷却系统再加上石墨或半石墨砖的炉腹,其使用寿命可以超过15年。
下部炉身是高炉最危险的区域,它处在粘性带顶部,开始生成液态但内部表面又未大量形成渣壳。尽管这个区域温度很高,但仍有还原反应发生,炉渣在此刚刚生成。下部炉身壁吸收的热量很高。20世纪80年代以来,强化冷却和高导热耐火材料用于炉腰和下部炉身的设计思想已被大多数钢铁企业所接受。由派罗特克公司开发的一种新型高科技陶瓷,称为欧塞龙粘接的碳化硅,具有良好的抗氧化性,抗热冲击性,抗化学物质腐蚀性和抗磨损性。用欧塞龙粘结的碳化硅砖的抗碱腐蚀性能比用氮化物粘结的碳化硅砖好,所以国外铁厂广泛采用欧塞龙粘结的碳化硅砖和石墨砖筑砌下部炉身。许多美国铁厂还在高铝炉衬下部和中段之间加筑一层碳化硅夹层砖,使之与高炉10年炉龄相匹配,既解决了高炉炉壳的保护问题,也充分利用了碳化硅砖在炉衬平衡中的最大优势,同时还解决了碳化硅夹层砖热面受到损失的问题。
北美高炉使用球团矿作为主要炼铁原料,焦炭负荷很高,其炉壁所受到的高温波动的冲击比使用烧结矿更加剧烈。下部炉身、炉腰和炉腹的高温波动高达一分钟150℃,如此大的温度波动只有碳砖才能经受得住。石墨砖由于具有抗热冲击、抗化学腐蚀,加之良好的导热性,所以能和密集安装的铜冷却板的强化冷却能力相结合,很好地保护炉腹和下部炉身容易受到严重磨损的部位。北美一个铁厂的高炉在重砌炉衬时,下部炉身中段采用石墨砖和碳化硅砖组合砌筑,下部炉身铜冷板垂直安装间距为300mm,碳化硅砖在热面的比例随着位置的升高而增加,结果表明该高炉在抵抗剥落、化学腐蚀、氧化和磨损方面的能力均为最佳。
(一员)