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第6期 赵宏博等：“传热法”炉缸和“隔热法”陶瓷杯复合炉缸炉底分析 .609 铁口中心线. 7.5a,炉身下部炉壳多处开裂，炉内耐火材料侵蚀 等温线分布 11150℃ 严重，出现这种情况的原因是很明显的：开炉后炉 10009r 800℃ 缸炉底温度场分布如图5,600℃以上高温线全部集 600℃ 400 200℃ 中在陶瓷杯内，炉缸炉底的自焙烧炭砖无法达到其 2.9 焙烧温度，自焙烧炭砖导热系数都在10Wm1K-1 以下；而且由于自热面至冷面自焙烧炭砖的温度逐 渐降低，其导热系数也越来越小，相当于在冷却系统 与炉缸炉底炭砖之间有一绝热层，使冷却系统难以 发挥作用，大量的热量都集中在陶瓷杯内（如图5）， 0 1.5 3.0 4.5 6.0 径向m 1350℃等温线都进入了陶瓷杯之内，由于长时间直 接被炙热的铁水冲刷，陶瓷杯以不可逆转的速度被 图4炉红靠近铁水的炭砖导热系数80W·m1.K-1、其余40 侵蚀；即使在陶瓷杯被侵蚀光后，由于炉底自焙烧炭砖 WmK时的温度场 未能达到焙烧要求，平均导热系数只在6Wm1K-1 Fig.4 Temperature distribution of hearth with 80 W.m.K- 左右，1150℃侵蚀线一直在炭砖热面以内，也无法 carbon bricks near hot metal and the rest 40 W-m-.K 形成“自保护”的渣铁壳，在炉役后期炉缸炉底温度 以上（在“传热法”理念下，如炉缸侧壁铁水环流加强 场分布如图6所示，图中炉底自上而下第2条等温 则要求炭砖导热系数更大才能形成渣铁壳)，而高导 线即1150℃侵蚀线 热系数的炭砖成本也较高，一旦炉缸的炭砖达不到 5.5 铁口中心线」 要求，则无法将1150℃侵蚀线推出炭砖热面而生成 团陶瓷杯 口摸砖 渣铁壳，这时炭砖的高导热系数的作用将适得其反， 加剧炉缸侵蚀并造成热损过大.“传热法”炉缸之所 3.5 等温线分布 11350℃ 以存在这样的问题，是由于片面地夸大了冷却水的 1150℃ 1000℃ 冷却作用，忽视了铁水对高导热系数炭砖的高传热， 800℃ 600℃ 炉缸各层炭砖被视为一个整体来提升导热系数降低 400℃ 200℃ 热阻，因此在非稳态过程中，提高炉缸炉底冷却水 带走热量的同时也过多地增大了铁水传入炭砖的热 量，铁水在降温过程中释放了大量凝固潜热，增加了 3.5 5.5 渣铁壳生成的难度和炉缸的热负荷.即使炉缸炭砖 径向m 导热系数满足要求，能够形成渣铁壳；但由于形成渣 图53高炉开炉后炉缸炉底的温度场分布 铁壳前高导热系数的炭砖过于容易接收铁水的热 Fig.5 3BF temperature distribution after blowingin 量，很快达到其脆化温度，易发生渗碳反应，渣铁壳 不易稳定存在，炉缸长寿仍存在隐患 铁口中心线」 3“隔热法”炉缸炉底分析 原始炉型 “隔热法”陶瓷杯复合炉缸炉底的设计理念是以 g WWwwWww 低导热系数的陶瓷杯直接接触铁水为基础，利用其 等温线分布 1350℃ 抗铁水侵蚀能力强、耐高温的特性把铁水和炭砖隔 1150℃ 离起来，阻止过多的热量传入炭砖中，使炭砖处于安 1001 150心侵蚀线 800℃ 全工作温度，“隔热法”炉缸炉底的陶瓷杯虽然起到 600℃ 400℃ 了延长高炉寿命的作用，但陶瓷杯能否长期存在和 1200℃ 陶瓷杯被侵蚀掉后剩余炭砖能否保证“自保护”渣铁 壳的形成，必须结合计算陶瓷杯和所选用的不同炭 3.5 砖的温度场分布来进行分析判断· 径向m 对于陶瓷杯搭配自焙烧炭砖的复合炉缸炉底， 图63高炉炉役后期炉缸炉底温度场分布 以北方某钢铁企业3#高炉为例山.该高炉运行 Fig-63 BF Temperature distribution at the end of campaign图4 炉缸靠近铁水的炭砖导热系数80W·m －1·K －1、其余40 W·m －1·K －1时的温度场 Fig．4 Temperature distribution of hearth with 80W·m －1·K －1 carbon bricks near hot metal and the rest40W·m －1·K －1 以上（在“传热法”理念下如炉缸侧壁铁水环流加强 则要求炭砖导热系数更大才能形成渣铁壳）而高导 热系数的炭砖成本也较高一旦炉缸的炭砖达不到 要求则无法将1150℃侵蚀线推出炭砖热面而生成 渣铁壳这时炭砖的高导热系数的作用将适得其反 加剧炉缸侵蚀并造成热损过大．“传热法”炉缸之所 以存在这样的问题是由于片面地夸大了冷却水的 冷却作用忽视了铁水对高导热系数炭砖的高传热 炉缸各层炭砖被视为一个整体来提升导热系数降低 热阻．因此在非稳态过程中提高炉缸炉底冷却水 带走热量的同时也过多地增大了铁水传入炭砖的热 量铁水在降温过程中释放了大量凝固潜热增加了 渣铁壳生成的难度和炉缸的热负荷．即使炉缸炭砖 导热系数满足要求能够形成渣铁壳；但由于形成渣 铁壳前高导热系数的炭砖过于容易接收铁水的热 量很快达到其脆化温度易发生渗碳反应渣铁壳 不易稳定存在炉缸长寿仍存在隐患． 3 “隔热法”炉缸炉底分析 “隔热法”陶瓷杯复合炉缸炉底的设计理念是以 低导热系数的陶瓷杯直接接触铁水为基础利用其 抗铁水侵蚀能力强、耐高温的特性把铁水和炭砖隔 离起来阻止过多的热量传入炭砖中使炭砖处于安 全工作温度．“隔热法”炉缸炉底的陶瓷杯虽然起到 了延长高炉寿命的作用但陶瓷杯能否长期存在和 陶瓷杯被侵蚀掉后剩余炭砖能否保证“自保护”渣铁 壳的形成必须结合计算陶瓷杯和所选用的不同炭 砖的温度场分布来进行分析判断． 对于陶瓷杯搭配自焙烧炭砖的复合炉缸炉底 以北方某钢铁企业3＃ 高炉为例［11］．该高炉运行 7∙5a炉身下部炉壳多处开裂炉内耐火材料侵蚀 严重．出现这种情况的原因是很明显的：开炉后炉 缸炉底温度场分布如图5600℃以上高温线全部集 中在陶瓷杯内炉缸炉底的自焙烧炭砖无法达到其 焙烧温度自焙烧炭砖导热系数都在10W·m －1·K －1 以下；而且由于自热面至冷面自焙烧炭砖的温度逐 渐降低其导热系数也越来越小相当于在冷却系统 与炉缸炉底炭砖之间有一绝热层使冷却系统难以 发挥作用大量的热量都集中在陶瓷杯内（如图5） 1350℃等温线都进入了陶瓷杯之内由于长时间直 接被炙热的铁水冲刷陶瓷杯以不可逆转的速度被 侵蚀；即使在陶瓷杯被侵蚀光后由于炉底自焙烧炭砖 未能达到焙烧要求平均导热系数只在6W·m －1·K －1 左右1150℃侵蚀线一直在炭砖热面以内也无法 形成“自保护”的渣铁壳．在炉役后期炉缸炉底温度 场分布如图6所示图中炉底自上而下第2条等温 线即1150℃侵蚀线． 图5 3＃高炉开炉后炉缸炉底的温度场分布 Fig．5 3＃ BF temperature distribution after blowing-in 图6 3＃高炉炉役后期炉缸炉底温度场分布 Fig．6 3＃ BF Temperature distribution at the end of campaign 第6期 赵宏博等： “传热法”炉缸和“隔热法”陶瓷杯复合炉缸炉底分析 ·609·