水及水蒸汽对高炉炉缸下部炭砖侵蚀的防治方法

摘要

本发明公开了一种水及水蒸汽对高炉炉缸下部炭砖侵蚀的防治方法，包括如下步骤：第一是在炉底找平层与炉底炭砖下表面之间设置高导热耐高温防水材料层作为下防水层；第二是在炉缸砌筑的过程中，在炉缸冷却壁与炉缸炭砖层之间的不定型耐火材料层中连续设置竖向的高导热耐高温防水材料层作为侧防水层，将侧防水层的底部与下防水层相连接；第三是在炉缸上部两层炭砖之间水平设置高导热耐高温防水材料层作为上防水层，并将上防水层与侧防水层相连接。本发明能切断水及水蒸汽在炉缸炭砖部位的循环，防止炭砖发生水煤气反应，从而有效减缓炭砖侵蚀，延长高炉使用寿命。

权利要求

1.水及水蒸汽对高炉炉缸下部炭砖侵蚀的防治方法，其特征在于包括如下步骤：第一步骤是在炉底找平层与炉底炭砖下表面之间设置高导热耐高温防水材料层作为下防水层，具体是先在炉底找平层上设置下防水层，再在下防水层上砌筑炉底炭砖；

第二步骤是在炉缸砌筑的过程中，在炉缸冷却壁与炉缸炭砖层之间的不定型耐火材料层中连续设置竖向的高导热耐高温防水材料层作为侧防水层，将侧防水层的底部与下防水层相连接；

第三步骤是在炉缸上部的两层炉缸炭砖之间水平设置高导热耐高温防水材料层作为上防水层，并将上防水层与侧防水层相连接；

其中，侧防水层上部与上防水层相连接，侧防水层下部与下防水层相连接，对炉缸和炉底形成一体的、立体式防水围护。

2.根据权利要求1所述的水及水蒸汽对高炉炉缸下部炭砖侵蚀的防治方法，其特征在于：上防水层在炉缸炭砖层上部上下相邻的两层炭砖之间设有2－3层，各层上防水层分别与侧防水层相连接。

说明书

水及水蒸汽对高炉炉缸下部炭砖侵蚀的防治方法

技术领域

[0001] 本发明涉及冶炼技术领域，尤其涉及一种高炉底部炭砖防侵蚀方法。

背景技术

[0002] 高炉是炼铁生产中的重要设备，如图1所示，现有的高炉由下向上包括炉底1、炉缸2和炉身3。炉缸2由外向内设有炉壳、冷却壁、由不定型耐火材料构成的竖向结合层和炉缸炭砖层。

[0003] 炉缸2的功能是在高炉生产过程中储存高温铁水，是高炉最重要的部位。炉缸2顶部设有风口4。高炉的工作寿命主要取决于炉缸2耐火材料的侵蚀程度。炭砖是构成炉缸2的主要耐火材料，减缓炭砖的侵蚀速度，延长炭砖的使用周期，对于延长高炉寿命具有非常重要的意义。

[0004] 炉缸2炭砖侵蚀对高炉生产和安全造成极其严重的危害，具体表现为缩短高炉寿命、增加维护成本、诱发炉缸2烧穿等恶性安全事故。炉缸2炭砖侵蚀的现象不仅增加企业及行业的生产及安全成本，还大量浪费宝贵的耐火材料资源，并带来巨大的环境负担。

[0005] 目前业界认为高炉炉缸2炭砖的侵蚀主要是由铁水冲刷、铁水溶蚀、有害元素侵蚀及热应力损害等构成。这些因素的确都是侵蚀高炉炉缸2炭砖的重要因素，但目前业界均未认识到另一种能够侵蚀高炉炉缸2炭砖的重要因素，即水及水蒸汽内外循环、上下循环这一因素。

[0006] 水及水蒸汽内外循环、上下循环造成持续发生冷凝、蒸发现象，诱发炭砖发生缓慢但连续的水煤气反应，这些是炉缸2下部炭砖的侵蚀的重要因素。这种因素因其破坏的缓慢性而未得到业界的注意，现有的炉缸2防侵蚀设计方案均未考虑这一因素；实际上该因素因其破坏的持续性、时间长的特点而在实际上成为侵蚀高炉炉缸2炭砖的重要因素。

[0007] 现有高炉防水结构设计的出发点是防止大量漏水，没有认识到缓慢但连续发生的水蒸汽冷凝现象的危害，因而现有高炉的防水结构均不能防止水及水蒸汽内外循环、上下循环给炉缸2带来的侵蚀和破坏现象。

发明内容

[0008] 本发明的目的在于提供一种能够防止水及水蒸汽内外循环、上下循环导致炉缸炭砖发生侵蚀的防治方法。

[0009] 为实现上述目的，本发明的水及水蒸汽对高炉炉缸下部炭砖侵蚀的防治方法包括如下步骤：

[0010] 第一步骤是在炉底找平层与炉底炭砖下表面之间设置高导热耐高温防水材料层作为下防水层，具体是先在炉底找平层上设置下防水层，再在下防水层上砌筑炉底炭砖；

[0011] 第二步骤是在炉缸砌筑的过程中，在炉缸冷却壁与炉缸炭砖层之间的不定型耐火材料层中连续设置竖向的高导热耐高温防水材料层作为侧防水层，将侧防水层的底部与下防水层相连接；

[0012] 第三步骤是在炉缸上部的两层炉缸炭砖之间水平设置高导热耐高温防水材料层作为上防水层，并将上防水层与侧防水层相连接。

[0013] 上防水层在炉缸炭砖层上部上下相邻的两层炭砖之间设有2－3层，各层上防水层分别与侧防水层相连接。

[0014] 本发明通过在合适的位置设置下防水层、侧防水层和上防水层，下防水层和侧防水层相连接，侧防水层和上防水层相连接，切断水及水蒸汽在炉缸下部炭砖部位的循环，防止炭砖发生水煤气反应，从而有效减缓炭砖侵蚀，对延长高炉使用寿命具有重要意义。

[0015] 本发明的创新性表现在：

[0016] 1、本发明创新提出由高炉内部串出的空气、煤气携带的水蒸汽在冷却壁及炉壳内壁降温后淅出冷凝水，并对高炉炉缸炭砖形成缓慢但连续的侵蚀，是炉缸象脚状侵蚀的主要原因。

[0017] 2、创新提出在高炉炉底找平层上设置阻隔水分渗透的设施（如不锈钢板等），阻隔水分从炉底渗入炭砖，以保护炉底炭砖。

[0018] 3、创新提出在炉缸冷却壁与高炉炉缸炭砖之间设置竖向、环形、连续的阻隔水分渗入炭砖的设施（如不锈钢板等），以保护炉缸炭砖。

[0019] 4、创新提出在炉缸上部炭砖之间水平设置阻隔水分渗透的设施（如不锈钢板等），阻隔炉缸以上高炉部件漏出的水分渗入炭砖。

[0020] 5、下防水层和侧防水层相连接，侧防水层和上防水层相连接，对炉缸炭砖和炉底炭砖形成立体式防护结构，防止水及水蒸汽对炭砖的侵蚀。

附图说明

[0021] 图1是现有高炉的结构示意图；

[0022] 图2是本发明中高炉底部结构的示意图；

[0023] 图3是图2中A处的放大图。

具体实施方式

[0024] 如图1、图2和图3所示，本发明的水及水蒸汽对高炉炉缸下部炭砖侵蚀的防治方法包括如下步骤：

[0025] 第一步骤是在炉底找平层5与炉底炭砖7下表面之间设置高导热耐高温防水材料层（如不锈钢板）作为下防水层6，具体是先在炉底找平层5上设置下防水层6，再在下防水层6上砌筑炉底炭砖7；炉底找平层5由不定型耐火材料构成。

[0026] 第二步骤是在炉缸砌筑的过程中，在炉缸冷却壁8与炉缸炭砖层10之间的不定型耐火材料层（该处不定型耐火材料层称为竖向结合层9）中连续设置竖向的高导热耐高温防水材料层（如不锈钢板）作为侧防水层11，将侧防水层11的底部与下防水层6相连接（如焊接）；

[0027] 第三步骤是在炉缸2上部的两层炉缸炭砖之间水平设置高导热耐高温防水材料层作为上防水层12，并将上防水层12与侧防水层11相连接（如焊接）。

[0028] 由于炉缸呈圆筒形，因此侧防水层也呈圆筒形，而上防水层12则呈圆环形。

[0029] 上防水层12在炉缸炭砖层10上部上下相邻的两层炭砖之间设有2－3层，各层上防水层12分别与侧防水层11相连接。

[0030] 其中，炉底找平层5、炉底炭砖7、炉缸冷却壁8、不定型耐火材料等均为现有技术，其具体设置不再详述。

[0031] 侧防水层11上部与上防水层12相连接（如焊接），侧防水层11下部与下防水层6相连接（如焊接），对炉缸和炉底形成立体式防水围护，在高炉生产过程中能够有效切断水及水蒸汽在炉缸下部炭砖部位的循环，防止炭砖发生水煤气反应，从而有效减缓炭砖侵蚀，对延长高炉使用寿命具有重要意义。

[0032] 设计说明：

[0033] 发明人通过细致观察多处高炉和深入思考，发现渗入高炉炉缸炭砖的水分由两部分构成：其一为冷却壁8及风口大套、中套、小套漏出的水分，其二为自高炉内部串出的空气、煤气携带的水蒸汽在冷却壁8及炉壳内壁降温后淅出的冷凝水。

[0034] 渗入炉缸炭砖的水分逐步向炭砖内部渗透，在100℃-600℃区间蒸发为水蒸汽。高温水蒸汽的压力较高，继续向炭砖内部渗透，在600℃以上区间与炭砖发生水煤气反应，逐步侵蚀炭砖。

[0035] 第一部分水分是由高炉部件发生故障时漏出的循环冷却水，是偶然的、不连续的，侵蚀部位一般位于漏水部位正下方的炭砖，具体表现为局部侵蚀比较严重。

[0036] 第二部分水分是由高炉内部串出的空气、煤气携带的水蒸汽在冷却壁8及炉壳内壁降温后淅出的冷凝水，是伴随高炉生产全过程的，是连续的、均匀侵蚀炉缸下部炭砖，最明显的特征是炉缸与炉底交界处的象脚状侵蚀。

[0037] 上述认识，尤其是上述关于第二部分水分对炉缸的侵蚀作用是发明人的创造性认识。在这种认识的基础上，发明人经过进一步思考和设计、比较，结合高炉的现有结构，得出在炉缸上部炭砖之间水平设置阻隔水分渗透的设施（如不锈钢板等构成的上防水层12），在高炉冷却壁8与炉缸炭砖之间设置竖向、环形、连续的阻隔水分渗入炭砖的设施（如不锈钢板等构成的侧防水层11），在炉底找平层和炉底炭砖之间设置一层阻隔水分渗透的设施（如不锈钢板等构成的下防水层6），上防水层与侧防水层相交部位、侧防水层与下防水层相交部位均采取措施（如焊接）形成一体的设计思路。既能够阻隔冷却壁8、炉壳部位的冷凝水及炉缸冷却壁8漏水渗入炭砖，也能够阻隔炉缸以上高炉部件漏出的水分渗入炭砖。既防止上述第一部分水分带来的侵蚀，又能防止上述第二部分水分对炉缸带来的侵蚀。使高炉炉缸炭砖与其外围的水分及水蒸汽隔绝，达到保护高炉炉缸下部炭砖的目的。

[0038] 以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。