宝钢3号高炉长寿技术的研究

摘要

延长高炉寿命不仅可以直接减少昂贵的大修费用，而且可以避免由于停产引起的巨大经济损失。延长高炉寿命已经成为广大高炉炼铁工作者重点关注的课题。
　　高炉长寿是一项综合的系统工程，影响因素很多，而高炉一代炉役寿命取决于这些因素的综合效果。本文对宝钢3号高炉长寿技术，从设计制造、施工砌筑、操作管理到检测维护等方面进行了全面系统的研究，形成了具有3号高炉自身特点的长寿综合技术。
　　在认真研究和分析1、2号高炉设计上存在的不足、并吸取世界长寿高炉经验的基础上，对宝钢3号高炉炉型设计、耐材配置、冷却设备选型、检测监控设置等方面进行了研究和优化，并大胆采用了一些长寿新技术，为3号高炉炉况稳定和长寿奠定了基础。宝钢3号高炉在炉型设计时，对设计炉型与操作炉型的结合问题进行了认真的研究，充分考虑到投产后形成实际操作炉型的合理性，特别在高径比、死铁层深度、炉腹角及炉身角等方面进行了优化，并对炉身中下部厚壁与炉身上部薄壁的交界处进行了圆滑过渡的处理，有利于煤气流分布的控制。3号高炉炉体冷却系统采用全铸铁冷却壁形式和纯水密闭循环冷却，按照炉体不同部位的工作环境和工艺要求，配置了不同结构型式的冷却壁和耐火材料炉衬，尤其在炉缸H1～H4段采用了新式高冷却强度横型冷却壁，并配置美国UCAR高导热性小块炭砖，为3号高炉炉缸长期保持良好的状态起到了关键性作用。
　　宝钢3号高炉投产以来，通过强化原燃料质量管理、严格控制碱金属和锌负荷入炉、优化炉料结构，并根据不同时期的生产条件，结合高炉自身特点和难点，不断研究、优化上部装料制度和下部送风制度，控制合适的鼓风动能和炉体热负荷，实现合理的煤气流分布，从而确保3号高炉炉况长期稳定顺行，取得世界一流的技术经济指标和长寿业绩。
　　针对3号高炉投产后冷却壁水管较早出现破损的原因进行了分析，对冷却系统进行了一系列优化改造，大大提高了冷却强度，改善了水质，有效缓解了冷却壁水管的破损。并通过实施安装微型冷却器、硬质压入、人工造壁、整体更换S3、S4段冷却壁等多项长寿维护措施，显著改善了炉身的长寿状况，确保3号高炉炉役中后期仍然保持规整的操作炉型，为强化冶炼创造了条件。
　　在投产后的很长一段时间内，3号高炉的炉缸一直处于良好的状态，没有像1、2号高炉第一代炉役那样一直受炉缸侧壁温度的困扰。然而随着炉役时间的延长，特别是在炉役后期超过设计炉龄后仍然保持长时间的高冶炼强度，炉缸侧壁温度呈现逐步上升的趋势。3号高炉通过进一步提高炉缸冷却强度、加强出铁口状态维护、改善炉缸活跃性、强化炉缸状态监控、炉缸压浆等多项长寿维护措施的研究和实施，保证了3号高炉在炉役后期继续保持强化冶炼的前提下，侧壁温度总体安全受控，从而有效延长了3号高炉的寿命。
　　通过对宝钢3号高炉长寿综合技术的研究和实施，截至2012年10月，宝钢3号高炉已稳定运行了18年，累计产铁量达到6541万吨，单位炉容产铁量达到15036t/m3，目前还在生产中，创造了国内长寿高炉的记录。

目录

声明

摘要

英文摘要

第1章 绪论

1．1 高炉炼铁概述

1．1．1 我国现代高炉炼铁技术发展概况

1．1．2 世界大型高炉概况

1．1．3 高炉炼铁原理及工艺概况

1．2 高炉长寿概述

1．2．1 国内外高炉长寿概况

1．2．2 高炉长寿限制性环节

1．2．3 高炉炉缸烧穿事故

1．3 课题提出与研究内容

1．3．1 课题提出

1．3．2 研究内容

第2章 宝钢3号高炉长寿设计技术

2．1 高炉炉型设计

2．1．1 合适的高径比(Hu／D)及死铁层深度

2．1．2 合理的炉腹角(α)及炉身角(β)

2．2 高炉炉衬设计

2．2．1 炉缸、炉底耐材设计

2．2．2 风口及炉腹

2．2．3 炉腰及炉身

2．3 高炉冷却系统设计

2．3．1 冷却设备形式

2．3．2 冷却系统类型

2．4 高炉检测系统设计

2．4．1 冷却系统的检测

2．4．2 炉体炉缸温度的检测

2．5 宝钢3号高炉设计的改进方向

2．6 小结

第3章 宝钢3号高炉制造及施工技术

3．1 宝钢3号高炉冷却壁制造技术

3．1．1 原料化学成分控制

3．1．2 球化剂的选择

3．1．3 冷却水管材质及防渗碳处理

3．2 宝钢3号高炉炉缸耐材施工技术

3．2．1 炉缸炭砖砌筑标准

3．2．2 宝钢3号高炉炉缸炭砖施工技术

3．2．3 砌筑质量对炉缸长寿的影响

3．3 制造及施工的改进方向

3．4 小结

第4章 宝钢3号高炉稳定操作技术

4．1 原燃料质量管理

4．1．1 提高原燃料质量，优化炉料结构

4．1．2 严格控制入炉碱金属和锌负荷

4．2 优化煤气流分布，确保炉况稳定

4．2．1 宝钢3号高炉操作难点

4．2．2 优化装料制度，保证煤气流分布合理

4．2．3 优化操业参数，控制炉体热负荷稳定合适

4．2．4 优化送风制度，控制适宜的鼓风动能

4．2．5 调整效果

4．3 精心操作，趋势管理，确保炉温稳定充沛

4．3．1 炉温管理标准及调节手段

4．3．2 炉温趋势管理

4．4 优化炉渣成分

4．5 强化设备管理，降低休风率

4．6 宝钢3号高炉操作实绩

4．7 小结

第5章 宝钢3号高炉炉身维护技术

5．1 宝钢3号高炉冷却壁破损状况及原因分析

5．1．1 冷却壁破损状况

5．1．2 冷却壁破损的原因分析

5．2 宝钢3号高炉冷却系统优化

5．2．1 提高水量水压，提高冷却强度

5．2．2 增设脱气罐，提高脱气功能

5．2．3 优化水处理技术、改善水质

5．3 炉身长寿维护技术

5．3．1 安装微型冷却器

5．3．2 硬质压入及人工造壁

5．3．3 整体更换冷却壁

5．3．4 破损冷却壁的及时发现和分离

5．4 小结

第6章 宝钢3号高炉炉缸维护技术

6．1 炉缸长寿维护操作

6．1．1 合理炉缸冷却强度控制

6．1．2 合理的出渣铁制度及铁口状态维护

6．1．3 炉缸活跃性控制

6．2 炉缸状态监控

6．2．1 加装炉缸电偶

6．2．2 水系统安装高精度电阻

6．2．3 完善炉缸炉底侵蚀模型

6．2．4 建立炉缸炉底残厚计算模型

6．3 炉缸压浆

6．3．1 大套下压浆

6．3．2 铁口压浆

6．3．3 炉缸压浆

6．4 小结

第7章 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表成果

作者简介

论文包含图、表、公式及文献