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三年仅溶侵150mm!炉缸浇注技术在沙钢4号高炉创下行业新纪录!

分类:
工程案例
2022/11/12 09:20
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前言
沙钢4#高炉中修采用了华西科技研发的炉缸整体浇注技术,后因为产能政策需求,于2022年安排停炉。沙钢集团就4#高炉中修项目作了分析报告。

一、沙钢4#高炉简介及炉型参数

沙钢4#高炉,于2013年2月28日投产,投产初期两年高炉顺行状况良好,全年无崩悬料。
2016年开始,因大量使用高锌物料,锌负荷最高达到1.8㎏/t,加上长期使用水熄焦,高炉顶温不足,排锌能力差,导致高炉结厚严重,高炉炉型遭到破坏,高炉逼迫强烈发展边缘,由于铁水环流增加,炉缸侵蚀加剧,炉缸温度上升明显 , 局 部 水 温 差 达 到 0.7℃ , 热 流 强 度 达 到12785.3Kcal/m2.h ,炉皮温度达到55℃。高炉先后采取加钒钛矿、缩小风口面积、控制冶强、堵风口等护炉措施。

据业内统计,华西炉缸整体浇注技术已经成为快速修复高炉的首选方案,沙钢在新技术的运用上当仁不让,勇做新时代科技创新排头兵。于2019年对4号炉实施炉缸浇注,由河南华西科技集团承接。后因政策需要,在使用2年4个月后停炉,经过现场测量,炉缸侵蚀状态良好,超预期目标。

华西炉缸整体浇注技术浇注的陶瓷杯与炭砖的无缝隙结合,使炉缸结构更加紧密;不存在传统陶瓷杯与炭砖间的填充层,减少了热阻,使浇注炉缸整体传热效率得到保证,达到传热平衡,保护炉衬安全,避免隐患的发生。浇注炉缸的厚度接近原来陶瓷杯的厚度。

二、炉缸浇注前温度趋势

2019年11月中修之前,炉缸温度标高7.64m, TE6107-4A5电偶插入深度250mm,最高温度760℃,水温差最高0.7℃,热强度12785.3Kcal/m2.h。

三、炉缸浇注及侵蚀状态评估

1、中修前侵蚀状态

从扒炉情况看,高炉侵蚀比较严重,且呈不规则侵蚀,主要是高炉炉底两根进水管入口处侵蚀非常严重。如图所示,其中7层象脚区侵蚀最为严重,横向正北偏西14#-15#风口下方,正南偏西6#-7#风口下方最严重,6#-7#风口对应位置碳砖残余量最少为20mm,14#-15#风口对应位置碳砖残余量最少为25mm,根据现场测量数据绘制侵蚀模型整理如下:

2、炉缸浇注及后期侵蚀状态评估

炉缸浇注施工周期2019年11月7~12月8日,历时30天,其中放残铁扒炉清理15天,浇注5天,喷涂2天,其他工作2天,烘炉6天。

具体炉缸浇注方案经过华西科技工程专家和沙钢工程师充分讨论后,最终确定如下:

■对风口带、炉缸炉底、修复碳砖部分分别使用风口带浇注料、炉缸浇注料、高导热浇注料进行设计。

■分成6段进行浇注,炉底两层厚度800mm,扒渣门以上侧壁厚度350mm,扒渣门侧壁厚度为700mm。形成高炉内衬如右图:(具体浇注细节略)

四、炉缸浇注后生产简析

高炉在浇注后,炉缸水温差进入比较良好的受控状态,长期稳定在0.3℃左右,热流强度在5000 Kcal/㎡.h以下,扒渣门温度也总体良好。由于炉体安全受控、炉型恢复良好,高炉风量富氧使用水平均大幅度提升,生产指标刷新历史最好水平,燃料比520㎏,最高月平均日产接近4000吨。
高炉冷却方式的改变:考虑多座高炉拆除后发现炉底侵蚀非常少,更多是炉缸环碳,象脚区域,所以适当降低炉底冷却水量,由350m³/小时减到300m³/小时,以期望形成锅底式侵蚀,从而减缓炉缸侧壁侵蚀。

炉缸浇注生产后,直到2022年3月停炉,炉缸温度整体较平稳,最高点标高7.64m, TE6107-4A5电偶温度一直稳定在250℃以内,水温差最高0.2℃,热强度5000K cal/m2*h以下,按照炼铁厂炉体管理制度管控级别来分,属于安全范围。

五、停炉后对浇注料侵蚀情况调查

时至2022年3月26日,因为产能政策需求,4号炉安排停炉,中修后生产了2年4个月。因为是破坏式拆除方式,所以对总体侵蚀状态还原增加了较大难度。但是停炉前整体水温差及各层温度比较正常。结合拆除下来的各部位的残留耐材进行测量,分析推断如下;

◆炉底残浇注料留厚度通过测量为550mm,原始厚度800mm,侵蚀了250mm。

◆扒渣门以上,侧壁浇注料残留厚度200~300mm不等,原始厚度350mm。

◆象脚区浇注料残留厚度为550mm,原始厚度700mm。

◆由此还原高炉浇注料侵蚀图,如下所示,天蓝色线为侵蚀。

六、总结

1、高炉炉体安全是所有高炉操作管理者的首要任务,要结合原料情况、生产强化程度选择合理的冷却制度和送风制度,最终形成合理的侵蚀状态。

2、高炉后期的护炉工作尤为重要,沙钢更多高炉是采用了提前、少量、长期的护炉方式,确保了炉体安全总体受控。

3、高炉中心气流是否活跃对炉体安全至关重要,不建议轻易采取发展边缘操作制度。

4、华西科技炉缸整体浇注技术(专利号:ZL201610353176.4)是一种快速修复高炉炉缸及陶瓷杯的方式,目前得到广泛认可,市场占有比已达55.98%。

5、沙钢4#高炉中修前侵蚀状态比较严重,局部区域已经达到警戒温差和热流水平,幸好及时中修浇注。炉底、炉缸浇注料在使用2年4个月后,侵蚀状态总体良好,如果没有拆除,按照当前侵蚀状态,预计可以用到3~4年,超预期使用年限。

参考文献:沙钢集团《沙钢4#高炉炉缸侵蚀状态分析》

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