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高爐內(nèi)襯抵抗高強度侵蝕和沖刷的能力，是高爐長壽的關(guān)鍵。冶煉過程中高爐各部位所承受的沖刷、各區(qū)域空間的溫度、壓力不盡相同，在設(shè)計高爐的同時，這些部位的采用了不同的材料及冷卻方式以配合高爐的實際需要。根據(jù)不同高爐部位所對應(yīng)的工作狀態(tài)，分別分析爐身中上部、爐身下部到爐腹、風(fēng)口帶、爐缸爐底各部位破損機理，并借鑒國內(nèi)外保持高爐長壽生產(chǎn)采取的防護措施來實現(xiàn)通鋼七號爐的長壽、穩(wěn)順。
一、制約爐身中上部長壽分析
爐身中上部作為高爐的干區(qū)部位，熱風(fēng)向上行進時與礦石發(fā)生熱傳遞、化學(xué)還原作用，熱量的流失導(dǎo)致熱風(fēng)溫度緩慢降低。但是相對于高爐其他區(qū)域，該區(qū)域溫度較低，熱流變化平穩(wěn)，熱應(yīng)力不會造成過大的損壞，而且沒有激烈的化學(xué)作用不會對冷卻設(shè)備造成化學(xué)侵損。在爐料下降過程中與上升的煤氣會對這部位產(chǎn)生機械磨損，這些部位要求材質(zhì)具有一定的耐磨強度。進入21世紀，對于大高爐的壽命要求越來越高，一般設(shè)計壽命都在要求在10年以上，那么這些爐襯強度問題就顯得尤為重要。在世界范圍內(nèi)，普遍采用內(nèi)襯冷卻，這樣的目的一是提高耐磨性，二是提高穩(wěn)定性。為解決這一問題在設(shè)計中，基本上選擇2-3段雙層水管的強化型鑲磚球墨鑄鐵冷卻壁，在耐火材料的選擇上世界上基本采用抗磨損強度較高的氮化硅結(jié)合碳化硅磚。二、制約爐身下部到爐身長壽分析冶煉過程中空氣經(jīng)過熱風(fēng)爐加熱，從風(fēng)口進入到爐內(nèi)，在風(fēng)口區(qū)燃燒攜帶著大量的熱能向上運動。這些高溫氣體使?fàn)t體中下部承受最高熱負荷。同時，這些部位是礦石融化，渣鐵分離的主要區(qū)域。這部位的耐火材料在高熱量氣流和渣鐵混合物的沖刷及激烈的熱量流動造成的熱震效應(yīng)，加上堿金屬對耐材表面的化學(xué)侵蝕。因此，爐體中下部的爐襯在被侵蝕破壞后，便只能依靠耐材表面的渣層保護才能維持這部分的長期運行。導(dǎo)熱性較差的鑄鐵冷卻壁面，難以產(chǎn)生牢固的渣皮。而且渣皮受到液態(tài)渣鐵的沖刷會容易掉落，掉落之后，在短時間內(nèi)不容易再次生成，導(dǎo)致冷卻壁直接暴露在更容易受到侵蝕的環(huán)境中，會縮短高爐的爐齡。因此只有高效的冷卻方式和合理的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)才能使這部位磚襯及冷卻壁長期運行。
三、制約風(fēng)口區(qū)長壽分析在風(fēng)口區(qū)耐火材料的選擇上至關(guān)重要，因為風(fēng)口區(qū)起著上下部位的鏈接的作用，合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和耐火材料，不僅能跟好的保護下部磚襯，又能支撐起上部的磚襯。剛玉質(zhì)耐火材料具有較好的耐高溫，耐沖刷性能，最新設(shè)計的大高爐普遍在風(fēng)口區(qū)都采用這種材質(zhì)的高級耐材?？紤]并計算各種應(yīng)力在冶煉環(huán)境下的釋放條件將這些材料設(shè)計并砌筑合理化，以達到延長高爐長壽的目的。
四、制約爐缸、爐底長壽分析爐缸、爐底是儲存鐵水、爐渣的地方，因此爐缸爐底的溫度很高，受熱應(yīng)力的影響很大。同時爐缸還受鐵水環(huán)流影響，加劇爐缸部位冷卻設(shè)施的侵損，危及爐缸壽命。一般爐缸部位選擇小塊碳磚堆砌。通過傳熱機理設(shè)計合理的爐缸側(cè)壁厚度，從爐底向下一般選擇陶瓷墊、碳塊、高導(dǎo)熱石墨順序砌筑。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是小塊碳磚消除了搗料帶來的傳熱限制;陶瓷墊可在高溫工作環(huán)境下軟化形成坩渦，釋放了應(yīng)力達到保護碳塊的目的;高導(dǎo)熱石墨，將熱量從爐底均勻傳導(dǎo)到爐底冷卻系統(tǒng)中去。
五、高爐內(nèi)襯的破損機理總結(jié)爐身上部：高熱煤氣流在向上行進過程中伴隨著與礦石發(fā)生熱傳遞、化學(xué)還原反用，自身的熱量逐漸流失。但是相對于高爐其他區(qū)域，該區(qū)域溫度較低，熱流變化平穩(wěn)，熱應(yīng)力不會造成過大的損壞，而且沒有激烈的化學(xué)作用不會對冷卻設(shè)備造成化學(xué)侵損。
爐身中下部及爐腰：在這部分區(qū)域有堿金屬、鋅蒸汽和沉積碳的侵蝕;初成渣的侵蝕;熱震引起的剝落;高溫煤氣流的沖刷爐腹：渣鐵水的沖刷;高溫煤氣流的沖刷。爐腹主要靠渣皮工作風(fēng)口帶：渣鐵水的侵蝕;堿金屬的侵蝕;高溫煤氣流的沖刷鐵口以上爐缸：堿金屬的侵蝕;熱應(yīng)力破壞;CO2、O2、H2O的氧化;渣鐵水的溶蝕和流動沖刷鐵口以下區(qū)域：鐵水的沖刷、滲透侵蝕等。
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