高炉的补救措施和使用寿命

高炉的补救措施和战役寿命

重建或更换高炉 (BF) 的成本非常高。因此，延长 BF 活动寿命的技术很重要，需要非常积极地进行。

大型 BF 通常每单位体积的活动产出略高。这种差异是因为较大的 BF 通常具有更现代的设计并且自动化程度很高。由于综合钢厂的生存能力取决于铁水 (HM) 的持续供应，因此在大型高炉数量较少的工厂中，热金属 (HM) 的持续供应非常重要。

延长BF运动寿命的技术分为以下三类。

• 运营实践 - BF 流程的控制对广告系列的生命周期有重大影响。 BF 的运行不仅是为了满足生产需要，而且是为了最大限度地延长其使用寿命。因此，有必要随着活动的进展以及对问题领域的响应来修改运营实践，以最大限度地延长活动寿命。
• 补救措施 - 一旦影响 BF 寿命的磨损或损坏变得明显，将使用或开发工程修复技术以最大限度地延长活动寿命。
• 改进的设计 - 随着改进的材料和设备的开发，这些将被纳入未来的重建中，以延长高炉关键区域的使用寿命，这样做具有成本效益。

本文讨论了提高高炉运动寿命的补救措施。下面介绍提高BF运动寿命的常用措施。

冷修和喷补

堆砌耐火砖通常在上部受到机械磨损，在高炉下部也受到热和化学磨损。为保证高炉在其整个使用寿命期间的稳定运行，有必要使高炉的炉衬轮廓在周向上保持平衡状态。

在 BF 被炸毁后，对堆垛区域进行中间重新衬砌（重新砌砖）。这很耗时，但可以延长 BF 活动的寿命，正常操作情况下通常超过 5 年。

烟囱和炉腹区域可以采用氧化铝基浇注料进行喷补，采用冷喷补方式，即完全冷却高炉并搭建喷补作业人员可以进行喷补作业的脚手架。然而，这个过程非常耗时。为了减少停机时间，开发了遥控喷枪系统。

在遥控喷枪系统的帮助下，可以使用闭路电视对烟囱和炉顶区域进行氧化铝基浇注料的维修，以监控工作。该系统消除了工人进入热炉的需要。使用这种遥控喷枪技术将浇注料应用到高炉的炉腹和烟囱区域所需的总停机时间仅为几天。天数取决于熔炉的大小、所需的喷补程度以及进行的准备工作量。

遥控喷枪装置通过电缆悬挂在悬臂梁上，并通过靠近高炉顶部的烟囱一侧的门插入。然后使用龙门架将其定位在 BF 的中心。喷补操作员使用连续进料的耐火喷枪将整体材料和水的混合物以均匀的距离和恒定的 90 度角施加到高炉壁上。喷枪机构可以 360 度旋转，并且可以升高和降低，以使操作员能够接触到烟囱的所有部分。随着每一转的完成，喷枪装置被简单地提升到一个新的水平。操作者可以停止旋转，在严重侵蚀的区域进行更多的喷射。该装置通常配备灯光以提高操作员的能见度。

这种技术的优点是可以在停机后的几天内完成高炉的重新配置，而冷喷枪需要大量的天数。由于设备是通过位于高炉外的平台遥控操作的，因此无需等待高炉冷却后即可开始喷补。

在喷枪操作之前，清理堆垛和去除大的结痂是一个重要的先决条件。可通过喷水去除松散的耐火材料和/或附着物，清洁堆垛可能需要大约 10 到 15 小时。在喷补过程中，要控制材料的反弹。回弹材料将在熔炉启动后熔化。熔化高回弹材料会给高炉操作者带来几个问题。

当喷补程序完成时，通常通过控制吹过 BF 的低温热风来干燥 BF。通过提高热风温度，炉顶煤气温度逐渐升高到 400 摄氏度左右。目标是将喷涂材料背面 150 毫米处的温度提高到 120 摄氏度，以驱除喷补操作中的水分。如果不这样做，那么在 BF 启动后的快速加热期间，可能会出现大量剥落。

这种机器人喷枪的停机时间取决于 BF 的大小和所需的喷枪程度，通常在 4 到 8 天的范围内。喷补耐火材料的寿命因多种因素而异。对于在喷补维修后以高生产率运行且没有频繁停机的高炉，喷补耐火材料的预期寿命可以在 9 到 15 个月的范围内。

通过在炉壳上添加附件可以延长喷枪维修的使用寿命。在六角框架喷补法中，将带有六角格栅的钢框架固定在砖衬磨损严重的外壳上，然后将浇注耐火材料喷到框架上，厚度为150至200毫米，以重建衬里。这种方法的优点是浇注料可以完全喷射到炉排的背面，并且喷射的浇注料强度高。六角框架喷补方法有望在低热负荷下延长上烟囱衬里的使用寿命。在上烟囱安装冷却管也可以对喷补耐火材料提供额外的支撑。

加强冷却

在高炉壁区域的关键区域加强冷却是促进高炉活动寿命延长的一种方式。一个关键区域是高炉中的出铁口。在一些高炉中，制冷装置（冷却器）被用于冷却被泵送到直接位于出铁口下方（碳磨损最严重的区域）的冷却壁的水。与不使用冷冻水的正常 30 至 35 摄氏度相比，冷却壁的水温降低到 5 摄氏度左右。这种冷冻水有助于在该区域更快地建立和更厚的头骨。从而使炉缸内凝固层厚度增加，碳砖温度相应降低。

如果炉底温度有升高的趋势，有时会使用炉底冷却系统。在计划停工时，在 BF 处安装所需间距为 500 mm 的炉底冷却管。循环水通过这些管道以提取热量。这有助于当地气温的急剧下降。有时也使用冷却器系统来冷却循环水的温度，以使热量提取更有效。

为了进一步提高上部烟囱衬里的耐用性，已经开发了一种安装水冷铸铁件的方法。水冷铸铁件以暴露在高炉内的方式安装，在磨损的砖衬和水冷铸铁件之间的间隙中灌浆浇注耐火材料。与耐火材料相比，水冷铸铁件可以更充分地承受热负荷变化。高炉上井区部分高炉安装水冷铸铁件，以延长使用寿命。

圆柱形冷却元件（称为雪茄冷却器）也可用作水冷耐火锚或壁板插件，用于 BF 的补救性维修，以延长使用寿命。雪茄冷却器还为延长新耐火衬里的使用寿命提供了具有成本效益的替代方案，无论是在更换衬里、维修期间还是在新熔炉中安装。除了在新换衬的高炉中安装此类冷却器和作为耐火锚固件外，它们的安装板配置包括内置灌浆注入口，以节省安装成本和时间。此外，特殊的双圆柱形冷却器可以安装在包含这种内置注浆端口的公共法兰或板上。然后，该双单元可以安装在需要灌浆的炉堆上的任何位置，而无需在堆中钻孔并将灌浆喷嘴焊接到位。圆柱形冷却器也可用于在故障冷却板中重新建立冷却。冷却器通过外壳插入设置在冷却壁中的开口中。这些开口可以用矛刺或高压水切割。冷却器的位置模式和尺寸取决于实际的冷却壁配置以及预埋管、安装螺栓和管道连接的位置。 

高炉壳的注浆与焊接

BF 壳灌浆是一项众所周知的技术，可延长使用寿命。 BF 炉膛的灌浆，即从外部通过炉壳注入塑料耐火材料，用于 (i) 修复后回填，(ii) 抵消出钢口区域的气体泄漏，(iii)炉壁的区域，以及 (iv) 在炉壁温度升高的情况下。

在炉膛区域进行灌浆时，要关闭风口和肘部顶部。由于灌浆材料流动性好，将注入压力设置为 5 kg/sq cm 就足够了。这可以防止由于灌浆压力的增加而导致的任何砖残留物被推入高炉。 BF 壳将被冷却，以防止增塑剂过快蒸发和随之而来的裂纹形成。通常使用无水物质。

由于该区域使用的 SiC 砖的高导热性以及砖和壳之间使用的砂浆变质，导致出铁口的气体燃烧不充分。为了防止气体喷出，正在实施改进对策。这些对策如下。

• 通过出铁口周围的 BF 壳注入焦油和树脂，以堵塞气体通道。
• 出铁口内侧的夯实。为了拦截通过出铁口砖缝的气体通道，通常使用树脂类材料进行捣打。
• 将树脂注入出铁口以拦截通过出铁口砖缝的气体通道，有时使用泥枪将树脂注入出铁口。
• 改进了在出铁口周围喷喷以防止产生空隙的方法和材料。

BF 外壳必须能够承受高工作压力和耐火压力、热应力、负载负荷，并且有许多用于内部水冷却系统连接的切口。外壳上的裂纹会导致气体泄漏。正在实践以下概念以尽量减少裂缝。

• 形状必须尽可能简单。
• 必须避免限制外壳运动的设计，例如环梁。
• 外壳厚度必须尽可能薄。

为满足这些条件，BF 壳的材料必须具有优良的弹性和可焊性。与复杂的设计实践和优化设计相比，有限元技术的使用使得壳板明显更薄，从而在运动后期具有更强的抗裂能力。

一些高炉正在切割外壳的破裂部分并用预先衬里的外壳进行更换。一般可以看出，几乎在冷却板开始损坏的同时，外壳上会出现裂缝，从安装冷却板的部分的拐角处开始。因此，在吹扫时要切除部分外壳，并需要安装一个预先衬有约150毫米的浇注料的外壳。

更换冷却板和冷却器

损坏的冷却板更容易更换，而实际上更换冷却板非常困难，而且很多时候需要对高炉进行吹扫。损坏的冷却壁处的炉壳部分与损坏的冷却壁一起被切割和去除。如有必要，应将材料耙出并准备好高炉壳的切割边缘以进行焊接。然后将新的壳板连同安装在其上的冷却板一起推入到位并对齐。然后焊接壳板。冷却壁更换时，必须做好注浆准备。焊接后，应进行注浆以填充更换后的冷却器与高炉衬里平衡之间的空隙。更换损坏的冷却塔可提高高炉的使用寿命。

鼓风机和冷风总管

重要的是要避免鼓风机和冷风主故障，因为这可能会突然使 BF 脱离鼓风，并且也会以不受控制的方式发生。在这种情况下，炉渣会进入风口甚至吹管，在特殊情况下，还会进入鼓风管和热风总管。此类问题需要长时间的计划外非爆破期，这会对高炉的活动寿命产生不利影响。为了减少此类故障的可能性，备用鼓风机、良好的维护和冷风系统的例行检查是必要的。

冷风系统的隔热通常是为了节省能源而进行的，但通常会提高冷风系统的工作温度，并使日常检查更加困难。

热风炉和热风总管

热风炉是影响高炉运动寿命的关键设备。该炉子将在 BF 的整个活动生命周期内无故障且不间断地运行。带有外部燃烧室的热风炉是用于 1200 摄氏度以上的热风温度的最先进技术。这些炉子通常配备陶瓷燃烧器。鼓风温度在球形混合室中进行调节。常采用特殊的保护涂层来防止晶间应力腐蚀的发生。

除了热风炉外，热风主系统也需要注意，这样才能安全、经济地运行。对高炉中心的布管均等膨胀是非常重要的。为此，希望在衬管处使用三点吊架。等环膨胀通常通过小的垂直运动来实现。通过这种设计，风口处的操作安全性达到最佳，同时更换风口也很方便。

具有多层补偿器的风口管具有压力损失小、流动特性好等特点，从而确保低热辐射和最佳衬里。

关于热风总管到炉子的固定点，众所周知，热风总管壳膨胀大，因为它覆盖了高炉和第一热风炉之间的长距离。采用三连杆布置，通常可以克服膨胀和耐火衬里的问题。

通常热风总管的喷嘴和炉子的热风喷嘴在同一轴线上。根据热风阀膨胀节的长度，该区域的移动通常限制在 +/-10 毫米。为此，必须在炉前或炉间设置固定点，既能承受伸缩缝的推力，又能承受耐火衬里的摩擦力。根据热风主系统的大小，这些力可以在 0f 60 到 120 吨的范围内。如果不存在固定点，由于在热风总管中心形成质心，仍然存在一种限制措施，即膨胀既向炉子方向移动，又向最后一个方向移动。火炉。这会在外管和热风阀膨胀节产生很多问题。

在现代高炉炉子中，安装了三到六个热风阀（取决于工厂系统和炉子的数量），作为炉子关闭阀、高炉隔离阀和通风总管的排气阀。这些热风阀通常在高达 1500 摄氏度的热风温度和高达 5.5 kg/sq cm 的风压下运行。热风阀目前采用钢结构设计，采用水冷方式。

具有良好燃烧性能的燃烧器是热风炉无故障运行的先决条件之一。炉灶更换可以在冷的条件下大约三个月的时间内完成，或者在热的条件下大约两周的时间。修复损坏的炉子燃烧器并实施计算机模型来调整炉子燃烧设置，使热风炉运行更有效，并允许热风系统提供更高的热风温度。一般要控制脉动和炉子振动。

热风控制阀

已开发热风控制阀 (HBCV) 来控制高炉每个风口处的热风流量。使用这些阀门，可以控制顶部库存线水平的圆周平衡，从而改善高炉的状况。 HBCV 还有助于一些创新的高炉操作，例如脉冲吹炼和新的出钢控制。使用 HBCV 操作使 BF 操作员能够调整炉料下降速度、拆除炉壁上的脚手架以及延长出钢时间。由于攻丝频率降低，高炉运行更加稳定。

铸造厂跑步者

流道系统中 HM 和液态渣的流量随着高炉生产率的提高而增加。因此，HM 流道的设计已成为一个极其重要的参数。如果流道太短，则HM-液渣分离不良，撇渣区磨损大，液渣温度高，不利于二次槽。另一方面，如果流道太长，则流道的膨胀和腐蚀会很大。因此，流道长度是最佳的。此外，如果流道太窄，流动湍流，内衬温度高，都会导致耐火内衬腐蚀加剧。反之，如果流道过宽，则热损失过高，初始衬里需要更多的耐火材料。

用于 HM 流道的耐火材料的耐久性取决于机械、化学和热负荷。对流道耐火材料的性能要求如下。 （图一）

• 需要抵抗 HM 和液态熔渣的化学侵蚀。
• 流道材料各个成分的耐腐蚀性和抗氧化性。
• 高温下体积稳定性的必要性。
• 需要抗热冲击。
• 工作轻松。

图1 HM流道耐火材料的性能要求

浇道用耐火材料应选用高纯度原料。它们是化学中性的，因为它们会长时间与 HM 和液态炉渣接触。目前用于流道耐火材料的基本原材料是电熔刚玉、铝土矿、红柱石和熟料。添加SiC和Si3N4作为抗氧化剂。此外，有时需要诸如铝和硅粉之类的金属材料来粘合这些材料。主要是水作为液相加入。

还开发了一种无毒的捣打混合物和无害、低水分的浇注料，用于 BF 的流道。主流道的衬里技术随着流道材料质量的提高而同步发展，从普通的整体材料和捣打到非常现代的铸造技术。

螺纹钻孔和喷枪机

出铁口钻孔和喷枪机应安装在防火、防尘和防污的地方。除此之外，可用性高且易于维护，以避免铸造延误。 

铸造房排放控制

在许多国家，高炉的铸造车间排放控制不是法定要求。然而，如果有这样的要求，除尘系统的完全可用性对于确保高炉运行的连续性是必要的。由于一些国家不断收紧环境立法，在高炉运行期间，一些运营商必须减少铸造厂烟气排放。袋式过滤器在温度能力方面可能会出现问题，因为温度超过 150 摄氏度的废气在打开出铁口时要进行清洁。

气体净化厂

现代高炉的湿式炉顶煤气净化系统通常由除尘器、旋风分离器和湿式洗涤器组成。除尘器和旋风分离器以及文丘里洗涤器中都会发生压力损失。运行具有较高氯输入的 BF 会导致清洗系统出现腐蚀问题。根据速率，煤的注入会在高炉中引入额外的 0.2 kg/tHM 至 0.3 kg/tHM 的氯，这会导致湿炉顶煤气净化系统出现腐蚀问题。这使得清洗器的涂层成为必要，以及与水的 pH 值有关的附加作用。需要特别注意气体净化设备的磨损。通常使用熔铸玄武岩衬里。入口端锥体最好有耐酸材料涂层。

充电和分配系统

采用中心气流运行的高炉通常在中间遇到高炉顶煤气温度。此温度可高达 1000 摄氏度。在这种情况下，冷却无钟顶部装料系统的滑槽是一种可能的解决方案。

无钟罩顶部溜槽上的耐磨板寿命决定了高炉两次停机之间的最长时间。可以通过提高所用材料的质量来延长停工频率。无铃顶部设备齿轮箱对于高炉操作也很关键。可能会发生诸如角度调节齿轮箱漏油和回转环齿廓损坏等问题。角度调整齿轮箱的设计是允许在停机条件下更换扇形轴封。

通用电子和控制系统

通常电子和控制系统与高炉运动寿命无关。但是，随着高炉运动寿命的延长，预计将持续整个运动时间的电控系统的腐蚀和老化问题成为一个非常令人担忧的问题。此外，在长期的战役中，电子备件的供应变得困难，因为电子领域的技术正在以非常快的速度变化。

因此，建议为关键电子控制系统配备备用装置。这可以减少由于电子控制系统故障而导致的BF停机时间。这反过来又会对 BF 的竞选生活产生非常积极的影响。

冷却回路

在 BF 冷却系统中，管道中的积聚会降低流速，因此通过传导的热传递也会减少。由于内部腐蚀和沉积，会在冷却回路中积聚。为了避免这种情况，可以使用经过化学处理的水。酸洗和加压水喷射有时也用于去除冷却管和热交换器上的沉积物。

除了降低冷却器表面的水温外，通常会增加水流量以提高冷却效率。

每个风口处的鼓风流量测量

当 BF 使用风口注烃运行时，测量每个风口处的鼓风流量非常重要。如果风口孔堵塞，可能是由于大量的吸积物，烃类喷射剂会在风口或总管中燃烧。这可能导致大面积损坏，因此需要立即、可能延长 BF 停机。风口架的压降测量经常用于此目的，当风口流量受限时会自动切断风口注入剂。

在每个风口处测量风口碳氢化合物注入剂对于实现对滚道条件的良好控制是必要的，以实现均匀的圆周操作。为了优化圆周平衡，将注入剂流量与爆破流量相匹配可能会被证明是有益的。 

喉咙装甲板

为了延长高炉的使用寿命并降低维护成本，已经开发了一种用于可更换喉部装甲板的装置。这种安排在许多 BF 中得到了实际应用。这些板被追溯地安装在磨损的喉甲上。它们的安装准备工作（包括压力钻孔和焊接）在生产期间进行，几乎没有准备停机，然后是更长的停机时间（通常为 2 至 3 天）。以传统方式修复喉部装甲板需要更长的停机时间。