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我國高爐安全長壽技術實現新跨越

2019-05-29 10:06:00     作者:

夏杰生

 

  4月16日~5月3日,山西建邦集團旗下的通才工貿有限公司(以下簡稱建邦通才)煉鐵廠容積為1860立方米的3號高爐停爐中修,在更換風口帶以上的冷卻壁和鋼殼時發現,其爐缸出鐵口以上部位的碳復合磚陶瓷杯結構在使用了7年之后,依然完好無損。

  4月30日,建邦集團副總經理兼總工程師武會卿在現場對觀者評價說:此高爐爐缸(陶瓷杯壁)的完好程度超出了人們的想象,據此狀況估算,該爐底爐缸結構還可以再使用10年以上。

  對碳復合磚的研發過程十分熟悉的全國知名煉鐵專家、北京科技大學原校長楊天鈞教授得知后評價說:“碳復合磚的研發和應用是具有自主知識產權的核心技術和技術集成,是高爐爐缸和爐底用耐火材料的重大革新,有力地推動了高爐安全長壽技術的跨越式發展?!?/p>

  國家發明專利助煉鐵界圓夢

  該高爐爐缸爐底采用的是由河南省鞏義市第五耐火材料有限公司(以下簡稱五耐)聯合河南科技大學、北京科技大學創新研發的,并榮獲多項國家發明專利和冶金科學技術獎的科技成果,其中就包括一項由趙永安、校松波、張燦星、張曉雷、張亞鋒研發的“碳復合磚及其生產方法”成果,兩項由趙永安、武會卿、張曉雷、李明歡研發的“安全長壽高爐爐底爐缸結構一、二”成果。

  該高爐爐缸爐底結構創造出如此長的使用壽命不是偶然的。據五耐主管技術的副總經理趙永安介紹,五耐碳復合磚是普通碳磚加陶瓷杯的復合材料,建邦通才煉鐵廠3號高爐爐缸采用了碳復合磚加一層陶瓷杯的雙重砌筑結構,沒有用碳磚,這是供需雙方的創新之舉。在此前,該廠2號高爐爐缸爐底僅僅采用了五耐單一碳復合磚結構,至今已生產了12年,仍在滿負荷生產,單位爐容產鐵量已近1.5萬噸/立方米,從未進行過大修,也未護爐。而該廠3號高爐爐缸爐底采用碳復合磚加陶瓷杯的雙重結構,其使用壽命比2號高爐還要長。

 

  圖為4月30日供需雙方的技術人員在對因更換高爐冷卻壁和鋼殼而停爐中修的建邦通才3號1860m3高爐完好如初的碳復合磚+陶瓷杯爐缸、爐底結構進行勘測。(武會卿 攝)

 

  在煉鐵生產中,高溫冶煉條件和熔融流動的鐵水極易對爐缸磚襯造成損傷,幾乎每年都有爐缸燒穿的嚴重事故發生。據不完全統計,近幾年國內就有50多座大型高爐爐缸爐底發生了燒穿事故。一座3000立方米級高爐爐缸被燒穿,直接損失約5000萬元,還可能造成人員傷亡,而且不少事故發生在爐役的初期,有的甚至開爐不到一年。事故的不可預知性成為生產中重大的安全隱患。因此,提高爐缸爐底磚襯的抗損傷能力,是確保爐缸爐底長壽和安全生產的技術關鍵??梢運?,在高爐經受高溫、腐蝕、沖刷、磨損、破損的條件下,如何提高爐缸爐底磚襯的抗損能力實現高爐長壽是煉鐵工作者長久以來一直夢寐以求的期盼。如今,這份期盼被以五耐為首的耐材科技工作者用他們的發明專利實現了。

  國內煉鐵界和耐材界的多位權威專家認為,五耐研發的“復合型碳復合磚+陶瓷杯型爐缸”結構具有重大意義。它既可保證整體砌筑結構穩定,又可有效克服傳統的“陶瓷杯+常規碳磚”結構穩定性差、陶瓷杯壽命短兩大缺陷,是具有普及技術優勢的新一代爐缸爐底結構磚。

  專利技術打造陶瓷杯合格“保鏢”

  武會卿認為,確保高爐長壽是一個系統工程,就像人一樣,長壽一靠遺傳因素,二靠后天保養。建邦通才的高爐長壽既靠操作管理,又與爐缸用磚和砌筑技術等因素有關。以往,普通陶瓷杯的使用壽命僅為1~3年,人們認為沒有辦法讓砌筑在爐缸壁的陶瓷杯和普通碳磚長期存在,侵蝕是早晚的事。這是因為人們一直找不到陶瓷杯的合格“保鏢”——“渣墻鐵壁”。而建邦通才煉鐵廠3號高爐采用的雙重緊密結合結構的實踐充分證明,在五耐碳復合磚獨具特色的傳熱梯度下,可在陶瓷杯前面形成“渣墻鐵壁”,且長期存在。這種“渣墻鐵壁”的實質就是在高溫鐵水與磚襯間形成一個半熔融的“渣鐵殼”,將高溫的鐵水和耐材隔離開來,改變了整個爐襯的物理結構。這種理念和現實顛覆了以前人們認為在爐缸不能形成“渣鐵殼”的思想,是煉鐵和耐材界的一大創新。

  “該3號高爐爐缸爐底結構狀態仍像一個還很年輕的小伙子?!蔽浠崆湫蝸蟮仄蘭鄣?。這樣的結構狀態為用戶節省了巨額的維護費用,如果算上高爐因爐缸燒穿而造成的大修、停產,加上鐵產量損失和護爐費用,就可達到近億元。另外,從國外進口的同類碳磚每噸價格需3萬~4萬元人民幣,而五耐碳復合磚每噸價格才1萬多元。目前,全國已有105座高爐采用了五耐碳復合磚,不僅均取得了安全長壽的使用效果,而且為煉鐵廠節約成本、降低消耗和維護費用立下了汗馬功勞。事實證明,該產品不僅性能優于國外進口同類產品,而且完全可以替代進口產品,更可以在全國大高爐上廣泛采用。

  金杯銀杯不如用戶口碑

  據五耐總經理張佳磊和趙永安介紹,碳復合磚是根據爐缸的工況條件綜合考慮了各種原料的搭配制成,既保留了碳磚和陶瓷杯各自的優點,又克服了它們的不足,重點解決了碳磚的抗水蒸氣氧化性、抗鋅侵蝕性和抗鐵熔蝕性差的三大難題。在冷卻設備漏水和鋅負荷高的情況下,碳復合磚能夠保證磚襯結構的穩定,而在冷卻強度不夠、鐵水直接接觸磚襯時,其優異的抗鐵熔蝕性又能抗得住鐵水的熔蝕,為冷卻強度的恢復再次形成?;げ閿檬奔?,從而確保爐缸有較長的使用壽命。而傳統的碳磚和陶瓷杯只是從各自單一的方面去考慮,無法徹底解決問題。

  除3號高爐外,建邦集團的其余3座高爐也都采用了五耐單一碳復合磚砌筑,根據各座高爐的使用現狀估計,都能再使用10年以上不用大修。建邦通才為五耐出具的用戶質量報告指出,采用五耐碳復合磚結構可產生下列4個方面的效益:一是比傳統結構爐缸有一定的擴容(爐缸磚襯可以薄一些),爐容可擴大15%左右;二是永久性陶瓷杯爐缸的誕生,可延長高爐使用壽命2倍以上,比傳統結構減少維護和投資費用3000萬元以上;三是實際單位容積產鐵可提高2倍以上;四是鐵口炮泥用量比常規減少15%~20%(鐵口內爐墻侵蝕少,泥包?。?。建邦人建議,一旦其目前最長爐齡的2號高爐(2007年投產,全世界第一座碳復合磚高爐)因明后年產能置換被迫停爐,希望五耐人能將爐缸的碳復合磚拉回廠里,建一個長壽爐缸磚博物館,讓更多的煉鐵人與耐材人士更深入詳細了解碳復合磚,從而使其在我國煉鐵高爐上得到更廣泛推廣。

來源:中國冶金報-中國鋼鐵新聞網

編輯:楊小光

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