專利名稱：一種高爐爐缸爐底內襯結構的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于高爐設備技術領域，特別是涉及一種高爐爐缸爐底內襯結構，尤
其涉及一種強化冷卻技術的"熱解決法"高爐爐缸內襯結構，特別適用于大中型高爐的爐缸 爐底內襯。
背景技術：
近10多年來爐缸的破損已成為停爐的根本原因，目前為延長高爐爐缸爐底壽命 有兩種解決方案"熱解決法"和"耐火材料法"。這兩種技術體系的技術原理和措施不盡相 同，但二者都是延長高爐爐缸爐底壽命的可行措施。 1、"熱解決法"方案其特點是在爐缸"蒜頭狀"異常侵蝕區采用高導熱碳磚，并借
助冷卻壁的冷卻作用，將115(TC等溫線(鐵水凝固線)盡量推向爐缸中心，且在碳磚熱面能
夠形成一層保護性"渣皮"或"鐵殼"，使碳磚免受鐵水滲透、沖刷和堿金屬的化學侵蝕及熱
應力破壞以延長其使用壽命；高爐爐底配套使用高導熱碳磚或綜合爐底結構。 2、"耐火材料法"方案即陶瓷杯爐缸爐底內襯結構的特點是在高爐爐缸爐底區域
采用微孔大塊碳磚砌筑，爐缸壁環形碳磚內側砌筑大型棕剛玉預制塊，爐底碳磚上面砌筑
2 3層莫來石磚，在此區域內形成一個杯狀的陶瓷質內襯，即所謂"陶瓷杯"。陶瓷杯的主
要特點是利用低導熱的陶瓷質材料，將115(TC等溫線阻滯在陶瓷層中，使碳磚避開800
IIO(TC脆性斷裂溫度區間。利用陶瓷層的高性能質量提高高爐使用壽命。 高爐爐缸最危險的區域是爐缸與爐底交界處，該區域同樣受沖刷、化學侵蝕、鐵水
滲透熔蝕、熱應力等侵蝕，其薄弱在于較其它區域受最大最復雜的熱應力作用(同時受來
自于爐缸爐底上下縱向和爐底材料膨脹形成的徑向應力)，其侵蝕表現為通常所說的"蒜頭
狀"侵蝕，容易造成危險的爐缸過度侵蝕，威脅高爐的安全生產。 對于現代化的大中型高爐，其壽命應達到20年以上，高爐長壽技術更傾向于采用 "熱解決法"。隨著高爐容積增大、冶煉強度提高和噴煤量的增加，爐缸問題出現了新的變 化，由于爐缸中心死焦堆擴大，鐵水環流增強，爐缸側壁遭受的鐵水沖刷、侵蝕、高溫及熱應 力破壞都在加劇，爐缸侵蝕易于向"象腳狀"侵蝕發展，給高爐長壽帶來了極大的隱患。因 此如何合理選擇爐缸碳磚、爐底配磚技術和配套冷卻技術成為高爐長壽的技術關鍵。
發明內容本實用新型的目的在于提供一種高爐爐缸爐底內襯結構，結合大中型高爐爐缸問 題出現的新變化要求和耐火材料最新發展技術，從而設計出一種更能滿足高爐生產要求， 其壽命達到或超過20年的爐缸爐底內襯結構。 本實用新型由石墨大塊碳磚、高導熱大塊碳磚、超微孔大塊碳磚、剛玉莫來石陶瓷 墊和NMA+NMD磚砌筑而成；其特征在于，爐底滿鋪石墨大塊碳磚，在其上部滿鋪高導熱大塊 碳磚，再滿鋪超微孔大塊碳磚，最上部中心區域砌筑剛玉莫來石陶瓷墊，爐缸周邊區域砌筑 高導熱爐缸碳磚(NMA+NMD磚)至風口組合磚。[0009] 爐底各層材料厚度范圍自上而下為剛玉莫來石陶瓷墊2層，總厚度800-1000mm ;超微孔碳磚2-3層總厚度800-1200mm，高導熱碳磚l層，厚度400-600mm，石墨磚1層，厚度400-600mm ;爐底總厚度為2400-3400mm ;爐缸側壁厚度為800-1300mm。[0010] 剛玉莫來石厚度為400mm、450mm或500mm ;超微孔碳磚、高導熱碳磚和石墨磚厚度為400mm、450mm、500mm、550mm或600mm ;爐缸側壁厚度為800. lmm、914. 4mm、1028. 7mm、1143mm或1257. 3mm。 采用高導熱爐缸碳磚，新型碳質耐火材料+剛玉莫來石陶瓷墊的綜合爐底結構，同時強化了爐缸爐底冷卻，充分發揮高導熱優質碳磚的作用。同時高爐選擇爐缸爐底烘爐和開爐保護材料時，適當強化了"蒜頭狀"區域的材料性能，在高爐"蒜頭狀"區域使用A1203含量大于65%的普通高爐高鋁磚，高爐其它區域使用A1203含量大于42%的普通高爐粘土磚。高爐爐底采用軟水冷卻，爐缸第二、三段冷卻壁"蒜頭狀"異常侵蝕區域，采用軟水密閉循環冷卻加銅冷卻壁配套冷卻技術。 本實用新型的優點在于，該爐缸爐底組合內襯將"熱解決法"和"耐火材料法"長壽技術融為一體，能夠滿足高爐長壽要求，預計其壽命可達到20年以上，具有較高的推廣應用價值。
圖1為本實用新型的一種爐缸爐底內襯結構示意圖。其中，爐底炭搗料1、石墨炭磚2、高導熱炭磚3、超微孔炭磚4、剛玉莫來石陶瓷墊5、高鋁磚6、高導熱爐缸碳磚7、風口組合磚8、粘土保護磚9
具體實施方式
圖1為本實用新型的一種具體實施方式
。 由于剛玉莫來石本身具有比較好的強度性能，采取進一步提高強度性能提高耐鐵水侵蝕和鐵水沖刷性能的潛力是有限的，因此剛玉莫來石性能優化應提高材料的整體穩定性，重點優化設計了材料重燒線變化率指標為O-O. 1% (1500°C X3hr)，使高爐爐底內襯結構在使用過程保持微膨脹，提高爐底結構性能。爐底剛玉莫來石陶瓷墊5確定后，爐底水冷管至陶瓷墊之間的爐底碳搗料1選擇和匹配就顯得更為關鍵。 高爐超微孔碳磚4是近年來新開發的高爐優質耐火材料，比微孔碳磚有更好的導熱性、微孔性和抗鐵水侵蝕性能好，超微孔碳磚4導熱系數^ 20w/(m. k)，更適于高爐爐底部位及陶瓷墊匹配過度，因此在陶瓷墊下部優選使用超微孔碳磚7。為了滿足爐底傳熱結構體系要求，本實例新型在超微孔碳磚下面采用了高導熱大塊碳磚3，高導熱碳磚具有更高的導熱系數，高導熱碳磚導熱系數^ 30w/(m. k)，熱傳導性能好；最后在靠近爐底水冷管還采用了石墨大塊碳磚2，石墨磚熱系數^ 60w/(m. k)，導熱性能更好。 爐底的厚度一般為2400-3500mm，爐底材料材質確定后，各層材料的厚度也會對爐底溫度場的分布產生重要影響，在綜合爐缸死鐵層厚度要求、高爐長壽技術要求、耐火材料加工技術和高爐工程施工技術的條件下，確定爐底各層材料厚度自上而下為剛玉莫來石陶瓷墊2層(厚度500mm+500mm);超微孔碳磚2層(厚度600mm+600mm);高導熱碳磚l層(厚度600mm);石墨磚1層(厚度400mm)爐底總厚度3200mm。通過以上爐底結構的創新優化和完善，使高爐爐底兼有了 "綜合爐底"和"全碳爐底"性能優勢。 高爐爐缸側壁使用NMA和NMD磚8，屬于碳質爐缸熱解決高爐長壽技術，NMA和NMD 的導熱系數和強度有一定的差別，所以配磚技術很重要。NMD熱壓塊碳磚具有更高的導熱系 數和相對略低的強度，但能更好地與高爐第二、三段銅冷卻壁和軟水密閉循環強化冷卻相 匹配，有利于在爐缸側壁形成凝鐵層保護。根據使用要求采用了不同的NMA和NMD組合配 磚結構和厚度。 本實用新型由石墨大塊碳磚2、高導熱大塊碳磚3、超微孔大塊碳磚4、剛玉莫來石 陶瓷墊5和GRAFTech公司熱壓碳磚7等砌筑而成；其特征是爐底炭搗料1上滿鋪石墨大塊 碳磚2，在其上部滿鋪高導熱大塊碳磚3，再滿鋪超微孔大塊碳磚4，最上部中心區域砌筑剛 玉莫來石陶瓷墊5，爐缸周邊區域砌筑NMA+NMD磚7至風口組合磚8。 爐底各層材料厚度范圍自上而下為剛玉莫來石陶瓷墊2層厚度范圍800-1000mm ; 超微孔碳磚2 3層厚度范圍800-1200mm，高導熱碳磚1層厚度范圍400-600mm，石墨 磚1層厚度范圍400-600mm。爐底總厚度范圍為2400-3400mm ;爐缸側壁厚度范圍為 800-1300mm。 剛玉莫來石陶瓷墊5典型厚度400mm、450mm或500mm ;超微孔碳磚4、高導熱碳磚 3和石墨磚2典型厚度為400mm、450mm、500mm、550mm或600mm ;NMA+NMD磚7典型厚度為 800. lmm、914. 4mm、1028. 7mm、1143mm或1257. 3mm。 本實用新型關鍵部位選用優質碳磚就是要強化冷卻，所以在冷卻水量上節約而不 是制約，充分考慮的調節能力。 本實用新型將"導熱法"和"耐火材料法"爐缸爐底內襯設計體系融為一體，具有 很多優點 1、爐缸爐底高導熱碳磚_陶瓷墊組合內襯結構集中了 "導熱法"和"耐火材料法" 體系的優點，爐缸區域重點優化了 NMA和NMD組合配磚結構和厚度；爐底重點解決了根據材 料性能和使用要求用磚問題、以及按照導熱系數梯度合理布磚問題。 2、減輕鐵水的流動沖刷必須有合理的死鐵層深度，設計的死鐵層深度為爐缸直徑 的22%，死鐵層深度合理，可使鐵水在爐缸內的流動方向有所改變，因而可以減少鐵水對爐 底和爐缸壁的機械沖刷。 3、為與"熱解決法"匹配，采用了軟水密閉循環冷卻，高爐第二、三段采用銅冷卻 壁，依靠有效的冷卻作用，使其熱面生成保護性的渣皮或鐵殼，最大限度地延長高爐壽命。 4、只在爐缸關鍵部件引進國內尚不能生產的NMA和NMD磚；而爐底區域則采用國 產的石墨大塊碳磚、高導熱大塊碳磚、超微孔大塊碳磚和剛玉莫來石磚，節約外匯投資和費 用。
權利要求一種高爐爐缸爐底內襯組合結構，由石墨大塊碳磚、高導熱大塊碳磚、超微孔大塊碳磚、剛玉莫來石陶瓷墊和高導熱爐缸碳磚砌筑而成；其特征在于，爐底鋪石墨碳磚(2)，在其上部鋪高導熱碳磚(3)，再鋪超微孔碳磚(4)，最上部中心區域砌筑剛玉莫來石陶瓷墊(5)，爐缸周邊區域砌筑高導熱爐缸碳磚(7)至風口組合磚(8)。
2. 根據權利要求1所述的結構，其特征在于，爐底各層材料厚度范圍自上而下為剛玉莫來石陶瓷墊2層，總厚度800-1000mm ;超微孔碳磚2_3層總厚度800-1200mm，高導熱碳磚1層，厚度400-600mm，石墨磚1層，厚度400-600mm ;爐底總厚度為2400-3400mm ;爐缸側壁厚度為800-1300mm。
3. 根據權利要求1所述的結構，其特征在于，剛玉莫來石厚度為400mm、450mm或500mm ;超微孔碳磚、高導熱碳磚和石墨磚厚度為400mm、450mm、500mm、550mm或600mm ;爐缸側壁厚度為800. lmm、914. 4mm、1028. 7mm、1143mm或1257. 3mm。
4. 根據權利要求1所述的結構，其特征在于，所述的高導熱爐缸碳磚為NMA+NMD磚。
專利摘要一種高爐爐缸爐底耐火材料內襯結構，屬于高爐設備技術領域，適用于大中型高爐的爐缸爐底內襯。由石墨大塊碳磚、高導熱大塊碳磚、超微孔大塊碳磚、剛玉莫來石陶瓷墊和高導熱爐缸碳磚砌筑而成；其特征在于，爐底鋪石墨碳磚(2)，在其上部鋪高導熱碳磚(3)，再鋪超微孔碳磚(4)，最上部中心區域砌筑剛玉莫來石陶瓷墊(5)，爐缸周邊區域砌筑高導熱爐缸碳磚(7)至風口組合磚(8)。優點在于，該爐缸爐底組合內襯將“熱解決法”和“耐火材料法”長壽技術融為一體，能夠滿足高爐長壽要求，預計其壽命可達到20年以上，具有較高的推廣應用價值。
文檔編號C21B7/06GK201485477SQ20092022238
公開日2010年5月26日 申請日期2009年9月4日 優先權日2009年9月4日
發明者姚軾, 常醒民, 王尉平, 王建民, 王桂才, 由文全, 蘆文凱, 鄭敬先, 馬金芳, 黃晉 申請人:河北省首鋼遷安鋼鐵有限責任公司;首鋼總公司