,610 北京科技大学学报 第29卷 由上可知，自焙烧炭砖一陶瓷杯复合炉缸炉底 4.5 ▣炭砖 的设计是不合理的，考虑到陶瓷杯被侵蚀光后，炉 ●热电偶 缸炉底要靠“自保护”渣铁壳来阻止铁水的侵蚀，目 1350℃ 前“隔热法”炉缸炉底的设计逐渐采用导热系数更高 的炭砖和陶瓷杯搭配使用， 2.5 110: 0 国内某炼铁厂的5高炉采用普通炭砖结合高 60 铝砖的“隔热法”炉缸炉底，仍达到了长寿目的.下 面对此高炉炉缸炉底的长寿原因进行分析，此高炉 2 开始投产时，炉缸炉底温度场分布如图7所示. 3.0 6.0 径向m 铁口中心线 田高铝砖 等温线分布 图8高铝砖被侵蚀光而未加钒钛矿时的温度场分布 口炭砖 Fig-8 Temperature field of 5 BF without the protection of Ti ore after high alumina bricks had corraded 1200元 33 2.5 45 铁口中心线 四钒钛化合物 ●热电偶 130t 2.5 I150℃ 3.0 6.0 -1000t 径向m 00 610℃ 图7某钢厂5高炉开炉初期温度场分布 400E Fig-7 5BF temperature distribution after blowingin 200工 3.0 6.0 图7的温度场分布一方面说明开炉后直接面对 径向m 炙热铁水的低导热系数高铝砖起到了一定的保护炭 图9钒钛矿护炉后的炉缸炉底温度场分布 砖作用，使热量集中在高铝砖内，炭砖温度较低；另 Fig.Temperature distribution of 5BF with the protection of V 一方面说明普通炭砖在高铝砖存在情况下并不能完 一-1ioe 全地发挥冷却作用，没有渣铁壳生成，铁水直接冲刷 高铝砖，甚至使1350℃等温线都进入了高铝砖内， 了保护炭砖的作用)，也不是靠炭砖“传热”生成了 因此开炉2a后高铝砖被侵蚀光，成为了“传热法”的 “自保护”渣铁壳，而是另一种来源一“他保护”的 全炭砖炉缸炉底，剩余的普通炭砖炉缸炉底并不能 低导热系数的钒钛化合物，即在高铝砖被侵蚀光后， 满足使1150℃侵蚀线在炭砖热面以外，而如前所述 持续的钒钛矿的消耗换取了炉底的长寿。可见，此 炭砖导热系数大于高铝砖使得温度梯度减小，炭砖 炉缸炉底的长寿实质同样是在炉缸炉底炭砖和铁水 温度迅速升温，炉底中心线第1层炭砖下的热电偶 间保证低导热系数物质的存在，但它无法实现“自保 温度高达650℃，如图8所示. 护长寿. 在炉底迅速升温后，此高炉采取了持续不断的 对于“隔热法”陶瓷杯搭配“传热法”高导热系数 钒钛矿护炉，在炭砖层之上形成了低导热系数的钒 炭砖的复合炉缸炉底，取炉缸炉底炭砖导热系数 钛化合物，炭砖层才被保护起来，一直加入的钒钛矿 60Wm1K-1,建模计算其温度场分布如图10. 代替了此前高铝砖对炭砖层的保护，即此后全炭砖 如图10所示，1150℃侵蚀线未被推出耐火材 炉底长寿的实质是通过钒钛矿的消耗在铁水和炭砖 料以外，高温等温线都集中在低导热系数的陶瓷杯 之间形成了一层低导热系数的“保护壳”，使炉底热 内，即铁水和炭砖之间低导热系数的陶瓷杯的存在， 电偶的温度稳定在610℃左右，如图9所示. 阻止了铁水对炭砖的侵蚀，且高导热系数炭砖的采 综上所述，作为国内成功例子的某钢铁企业5# 用使炉缸炉底等温线整体向炉内热面移动.和采用 高炉，其炉缸炉底长寿的原因不是起到“隔热”作用 普通炭砖的“隔热法”炉缸炉底相比，炉内炭砖温度 的高铝砖的长期存在（高铝砖仅在开炉两年内起到 降低，陶瓷杯的“隔热”作用得到充分发挥，另一方由上可知‚自焙烧炭砖－陶瓷杯复合炉缸炉底 的设计是不合理的．考虑到陶瓷杯被侵蚀光后‚炉 缸炉底要靠“自保护”渣铁壳来阻止铁水的侵蚀‚目 前“隔热法”炉缸炉底的设计逐渐采用导热系数更高 的炭砖和陶瓷杯搭配使用． 国内某炼铁厂的5＃高炉采用普通炭砖结合高 铝砖的“隔热法”炉缸炉底‚仍达到了长寿目的．下 面对此高炉炉缸炉底的长寿原因进行分析．此高炉 开始投产时‚炉缸炉底温度场分布如图7所示． 图7 某钢厂5＃高炉开炉初期温度场分布 Fig．7 5＃ BF temperature distribution after blowing-in 图7的温度场分布一方面说明开炉后直接面对 炙热铁水的低导热系数高铝砖起到了一定的保护炭 砖作用‚使热量集中在高铝砖内‚炭砖温度较低；另 一方面说明普通炭砖在高铝砖存在情况下并不能完 全地发挥冷却作用‚没有渣铁壳生成‚铁水直接冲刷 高铝砖‚甚至使1350℃等温线都进入了高铝砖内． 因此开炉2a 后高铝砖被侵蚀光‚成为了“传热法”的 全炭砖炉缸炉底．剩余的普通炭砖炉缸炉底并不能 满足使1150℃侵蚀线在炭砖热面以外‚而如前所述 炭砖导热系数大于高铝砖使得温度梯度减小‚炭砖 温度迅速升温‚炉底中心线第1层炭砖下的热电偶 温度高达650℃‚如图8所示． 在炉底迅速升温后‚此高炉采取了持续不断的 钒钛矿护炉‚在炭砖层之上形成了低导热系数的钒 钛化合物‚炭砖层才被保护起来‚一直加入的钒钛矿 代替了此前高铝砖对炭砖层的保护‚即此后全炭砖 炉底长寿的实质是通过钒钛矿的消耗在铁水和炭砖 之间形成了一层低导热系数的“保护壳”‚使炉底热 电偶的温度稳定在610℃左右‚如图9所示． 综上所述‚作为国内成功例子的某钢铁企业5＃ 高炉‚其炉缸炉底长寿的原因不是起到“隔热”作用 的高铝砖的长期存在（高铝砖仅在开炉两年内起到 图8 高铝砖被侵蚀光而未加钒钛矿时的温度场分布 Fig．8 Temperature field of5＃ BF without the protection of V－Ti ore after high alumina bricks had corraded 图9 钒钛矿护炉后的炉缸炉底温度场分布 Fig．9 Temperature distribution of5＃ BF with the protection of V －Ti ore 了保护炭砖的作用）‚也不是靠炭砖“传热”生成了 “自保护”渣铁壳‚而是另一种来源－－－“他保护”的 低导热系数的钒钛化合物‚即在高铝砖被侵蚀光后‚ 持续的钒钛矿的消耗换取了炉底的长寿．可见‚此 炉缸炉底的长寿实质同样是在炉缸炉底炭砖和铁水 间保证低导热系数物质的存在‚但它无法实现“自保 护”长寿． 对于“隔热法”陶瓷杯搭配“传热法”高导热系数 炭砖的复合炉缸炉底‚取炉缸炉底炭砖导热系数 60W·m －1·K －1‚建模计算其温度场分布如图10． 如图10所示‚1150℃侵蚀线未被推出耐火材 料以外‚高温等温线都集中在低导热系数的陶瓷杯 内‚即铁水和炭砖之间低导热系数的陶瓷杯的存在‚ 阻止了铁水对炭砖的侵蚀‚且高导热系数炭砖的采 用使炉缸炉底等温线整体向炉内热面移动．和采用 普通炭砖的“隔热法”炉缸炉底相比‚炉内炭砖温度 降 低‚陶瓷杯的“隔热”作用得到充分发挥．另一方 ·610· 北 京 科 技 大 学 学 报 第29卷