钢铁厂高炉炉缸结构形式与使用寿命的关系研究

李明旺

（湖南华菱湘潭钢铁有限公司，湖南 湘潭 411101）

面对21世纪国际国内激烈竞争的钢铁市场，中国的钢铁工业要想可持续发展下去，必须由“钢铁大国”走向“钢铁强国”。由于生铁成本占据整个钢铁企业生产成本的65%之多，必须坚持环境治理与经济效益并重的创新实践和做法。因此，提高生铁质量、降低生铁生产成本将是钢铁企业的必经之路，达到上述目标的重要措施之一就是延长钢铁厂高炉炉缸使用寿命[1]。由于高炉自身大型化和复杂化的特点，高炉一次大修的耗费极为惊人，高炉的长寿问题成为钢铁行业未来发展方向越来越关注的焦点。高炉炉缸炉底的结构形式是高炉延长使用寿命主要环节之一。为了帮助国内炼铁企业有效延长高炉使用寿命提高我国高炉炼铁企业竞争力，本文进行钢铁厂高炉炉缸结构形式与使用寿命的关系研究。

1 钢铁厂高炉炉缸结构形式

高炉炉缸是钢铁制造流程中最复杂的一个环节，是一个在高温高压状态下，炉内气、固、液三相并存、充斥着各种物理变化及化学反应的冶金炉。高炉炉缸设立2个铁口、20个风口，高炉炉缸炉底采用优质碳砖加上陶瓷杯结构的综合炉底，炉腰、炉腹和炉身下部设4段铜冷却壁。炉底、炉缸和炉体1段～15段冷却壁采用软水密闭循环冷却系统，配备4座顶燃式热风炉，串罐炉顶，煤气采用自动取样。高炉炉缸设计之初采用了铁水摆动溜槽，优化了炉前出铁工艺。在此基础上，充分结合布袋除尘采用气力输灰技术以及高炉鼓风机采用dsebghsrtf技术，致力于实现鼓风脱湿，焦炭使用热风炉废气脱湿[2]。随着科技的不断进步，高炉炉缸结构形式分别投用了定压换炉技术、热风炉自动烧炉技术和自动换炉、高炉L3系统等技术，在根本上提升了高炉生产自动化水平和智能化水平，延长了高炉使用寿命和高炉技术及各项指标的共同进步。通过钢铁厂高炉炉缸结构形式的改进完善，全面投用炉顶均压煤气回收技术，杜绝了高炉炉缸粉尘外溢现象的发生和放散噪音的产生。在改善环境的同时，取得了良好的炼铁经济效益。高炉炉缸结构具体示意图，如图1所示。

2 钢铁厂高炉炉缸使用寿命的关系研究

通过对高炉炉缸结构形式的研究可知，高炉炉缸结构形式是延长高炉炉缸使用寿命的直接因素[3]。在本文对钢铁厂高炉炉缸结构形式与使用寿命的关系研究中，首先研究高炉炉缸综合炉底结构对使用寿命影响，再通过高炉炉缸炉底全自焙炭砖结构对使用寿命影响分析，得出高炉炉缸结构的优化可以延长高炉炉缸使用寿命。

2.1 高炉炉缸综合炉底结构对使用寿命影响

综合炉底结构是针对高炉炉缸结构形式的整体优化，具体体现在定压换炉技术、热风炉自动烧炉技术和自动换炉以及高炉L3系统等技术的综合运用[4]。高炉炉缸综合炉底结构在我国一些高炉上一经采用后，取得的效果明显普遍认为高炉炉缸综合炉底结构在特殊的环境和特定的焙烧条件下，能够提高炼铁效率，降低由于崩滑料、管道和悬料坐料等异常炉况的出现。在极大程度上减少由于炉温波动、大凉、大热的问题，能够及时处理冷却设备产生漏水的情况等。综合炉底结构能够结合高炉炉缸自身设计特点，在不同炉役阶段下，可以在达到高炉高效产量水平的同时，提高高炉炉缸的使用寿命。

考虑到风口使用寿命是决定高炉炉缸使用寿命的重要指标之一，高炉炉缸综合炉底结构最大的优势在于能够根据更换风口的需要进行高炉休风。高炉炉缸运行过程中可以积累的大量冶炼过程数据和炉内图像信息相对应和结合，通过影响高炉的作业时间，直接影响高炉炉缸使用寿命的长短。综合炉底结构对风口的修复是确保高炉炉缸长期稳定高产的主要原因。另外一点，需要注意的是高炉炉缸综合炉底结构的铁口正上方严禁使用修复风口，只能适当缩短修复风口的使用周期[5]。经过统计，建议修复风口的使用周期为半年。高炉炉缸综合炉底结构在线修复风口的数量必须控制在一半之内。因此，有理由相信高炉炉缸综合炉底结构可以延长高炉炉缸的使用寿命。

2.2 高炉炉缸炉底全自焙炭砖结构对使用寿命影响

高炉炉缸炉底全自焙炭砖结构不但具有完整度高、整体性好、接缝能力强以及使用寿命长的特点，而且不粘渣铁，不易侵蚀。因此，在高炉炉缸炉底结构材料的选择中很受欢迎[6]。使用高炉炉缸炉底全自焙炭砖结构具有强操作性以及强实用性，传统高炉炉缸炉底结构普遍存在分割化、使用寿命过短、结构形式不合理等问题，已经无法满足当今新经济形态下对钢铁生产的需要。

高炉炉缸炉底全自焙炭砖结构是针对高炉炉缸结构形式的优化，也是高炉炉缸发展的必然选择。将炉底全自焙炭砖结构的高炉炉缸与传统的高炉炉缸在实际投入炼铁工作中对比，炉底全自焙炭砖结构的高炉炉缸使用寿命可达到传统高炉炉缸的3倍之高。综上所述，有必要加大高炉炉缸炉底全自焙炭砖结构在高炉炉缸炉底设计中的使用。伴随着高炉炼铁事业的发展，高炉炉缸结构可视化技术开发和应用取得了长足的进步，已经为提高高炉炉缸使用寿命的延长创造了先决条件。在延长高炉炉缸使用寿命的同时，提高高炉炉缸炼铁的经济效益。

3 结语

目前，钢铁行业正在面临着环保压力不断增大的新形势，作为钢铁生产重要环节的高炉炉缸担负的任务越来越重。本文通过对钢铁厂高炉炉缸结构形式与使用寿命的关系研究，把高炉炉缸运行过程中积累的大量冶炼过程数据和炉内图像信息相对应和结合，通过人工智能运用大数据和云平台等信息技术挖掘高炉冶炼过程的内在规律，开创智能炼铁的新篇章。

因此，对钢铁厂高炉炉缸结构形式与使用寿命的关系研究是具有实际意义的。若能给其他有关钢铁企业带来一些借鉴和启示，将是非常有意义的。