一种中小型厚壁高炉炉壁改造方法及其结构

摘要

本发明公开了一种中小型厚壁高炉炉壁改造方法及其结构，属于高炉改造施工技术领域。本发明的中小型厚壁高炉炉壁改造方法，步骤为：步骤一、设计：维持原高炉炉壳，保留其开孔、整体框架及炉底炉缸碳砖，并重新设计炉型内衬；步骤二、拆除：拆除原高炉炉壳冷却壁内部砌砖结构、冷却壁凸台及冷却板；步骤三、改造：炉腰处扩大炉腰内径；炉喉处扩大炉喉钢砖内径；炉身、炉腰及炉腹内壁固定镶砖冷却壁。本发明实现了在维持原高炉炉壳开孔及框架不变的情况下厚壁改薄壁的目的，高炉有效炉容能够扩大10％～20％，用砖量省50～60％，而且，造价相对较低，施工时间短，投资省；高炉内型接近操作内型，达产时间快，高炉生铁日产量提高。

权利要求

1.一种中小型厚壁高炉炉壁改造方法，将高炉原厚壁改为薄壁，其特征在于，步骤为：步骤一、设计：维持原高炉炉壳，保留其开孔、整体框架及炉底炉缸碳砖，并重新设计炉型内衬；

步骤二、拆除：拆除原高炉炉壳冷却壁内部砌砖结构（24）、冷却壁凸台（26）及冷却板（27）；

步骤三、改造：炉喉（1）处扩大炉喉钢砖（11）内径；炉身（2）、炉腰（3）及炉腹（4）内壁固定镶砖冷却壁（6）；镶砖冷却壁的结构为条状间隔排列的镶砖与铸铁筋板，热面为平面；上层炉身（21）处固定光面冷却壁（25）或镶砖冷却壁（6）；镶砖冷却壁（6）表面喷涂一层涂料层（7）；

所述上层炉身（21）处光面冷却壁为C型倒扣光面冷却壁；所述涂料层（7）厚度为25～

35mm。

2.根据权利要求1所述的一种中小型厚壁高炉炉壁改造方法，其特征在于：所述炉喉钢砖（11）和上层炉身（21）之间预留隔层（5），并用缓冲泥浆填充。

3.根据权利要求2所述的一种中小型厚壁高炉炉壁改造方法，其特征在于：所述隔层（5）的厚度为180～220mm。

4.根据权利要求1至3任一所述的一种中小型厚壁高炉炉壁改造方法，其特征在于：炉腰（3）以上，以镶砖冷却壁（6）表面为基准的炉身角（31）的角度为79°～82°；炉腰（3）以下，以镶砖冷却壁（6）表面为基准的炉腹角（41）的角度为76°～78°。

5.根据权利要求4所述的一种中小型厚壁高炉炉壁改造方法，其特征在于：炉腹（4）处的镶砖冷却壁（6）的外表面由上至下依次固定设置有浇注料层（42）或喷涂涂料层（7）和砌砖结构（24）。

6.根据权利要求4所述的一种中小型厚壁高炉炉壁改造方法，其特征在于：步骤三中，炉喉钢砖（11）内径扩大100～200mm。

7.根据权利要求4所述的一种中小型厚壁高炉炉壁改造方法，其特征在于：所述镶砖冷却壁（6）用砖为碳化硅-氮化硅砖或碳化硅砖；炉腰（3）处的炉腰冷却壁（32）为炉型内型炉腰。

8.一种根据权利要求7所述的中小型厚壁高炉炉壁结构，其特征在于：从上至下依次为：炉喉（1）内衬的炉喉钢砖（11）结构层、上层炉身（21）内衬的光面冷却壁（25）或镶砖冷却壁（6）结构层、炉身（2）内衬的镶砖冷却壁（6）结构层、炉腰（3）内衬的镶砖冷却壁（6）结构层、炉腹（4）内衬的镶砖冷却壁（6）结构层，其中，炉腹（4）内衬的镶砖冷却壁（6）结构层外由上至下依次还衬有浇注料层（42）或喷涂涂料层（7）和砌砖结构（24）。

说明书

一种中小型厚壁高炉炉壁改造方法及其结构

技术领域

[0001] 本发明涉及高炉改造施工技术领域，尤其涉及一种中小型厚壁高炉炉壁改造方法及其结构。

背景技术

[0002] 目前，国内外各大钢铁企业普遍使用的高炉内衬主要形式有厚壁内衬和薄壁内衬。中小型高炉采用厚壁内衬较多，薄壁内衬多为大型高炉采用。近些年来，随着砖壁合一、薄壁内衬结构被广泛推广应用，取得了良好的效果，新建或在建高炉均采用砖壁合一的薄内衬结构。

[0003] 传统中小型高炉设计大多采用砌砖厚壁内衬，随着高炉一代炉龄到期，厚壁炉衬侵蚀严重，炉役后期高炉的操作炉型与设计炉型差别较大，同时，厚壁内衬高炉耐材耗量大，投资高，需对高炉进行大修。目前厚壁高炉大修的方法主要有恢复性大修(即维持原设计，重新更换设备)和改造性大修(重新设计)。

[0004] 目前国内中小型厚壁高炉大修存在的问题有：1)炉役后期高炉炉型与设计炉型差别较大；2)高炉砌筑周期时间长；3)大修费用高等问题。

[0005] 经检索，中国专利申请，公开号：CN202688343U，公开日：2013.1.23，公开了及一种新型高炉内衬结构。在高炉炉底和炉缸部位设有焙烧炭块加陶瓷复合的炉衬结构，其包括由下向上依次铺设的三层焙烧炭块层和立砌的两层345mm塑性相结合刚玉复合砖内衬层，以及在炉缸部位与渣、铁水接触的热面处设有的塑性相结合刚玉复合砖层和在冷面处设有的碳砖层；在风口区域设有刚玉氮化硅组合砖内衬层；在炉腰、炉腹及炉身下部的铜冷却壁上设有高铝质喷涂层内衬层；在炉身中部铸铁冷却壁内设置有氮化硅结合碳化硅砖的内衬层，在炉身上部铸铁冷却壁内设置有真空浸磷粘土砖内衬层。该实用新型虽然能够提高高炉使用寿命，但改造周期长，费用高。

发明内容

[0006] 1.发明要解决的技术问题

[0007] 针对现有技术中存在的中小厚壁高炉大修时炉役后期差别大、修复时间长、费用高以及喷涂法改造不彻底的问题，本发明提供了一种中小型厚壁高炉炉壁改造方法及其结构。它可以实现维持原高炉炉壳开孔及框架不变的情况下厚壁改薄壁的目的，而且，造价相对较低，施工时间短，投资省；高炉内型接近操作内型，达产时间快，高炉生铁日产量提高。

[0008] 2.技术方案

[0009] 为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

[0010] 一种中小型厚壁高炉炉壁改造方法，将高炉原厚壁改为薄壁，步骤为：

[0011] 步骤一、设计：维持原高炉炉壳，保留其开孔、整体框架及炉底炉缸碳砖，并重新设计炉型内衬；

[0012] 步骤二、拆除：拆除原高炉炉壳冷却壁内部砌砖结构、冷却壁凸台及冷却板；

[0013] 步骤三、改造：炉喉处扩大炉喉钢砖内径；炉身、炉腰及炉腹内壁固定镶砖冷却壁；镶砖冷却壁的结构为条状间隔排列的镶砖与铸铁筋板，热面为平面，具有便于挂渣的特点，以提高高炉内衬的使用寿命，而且，镶砖冷却壁无需冷却壁凸台及冷却板等部件的支撑，砖壁合一在现有炉壳上固定，其厚度小于厚壁高炉耐火砖砌筑的砌砖结构(需冷却壁凸台及冷却板的支撑)，将高炉内衬厚壁改为薄壁，高炉有效炉容能够扩大10％～20％，用砖量省
50～60％。

[0014] 进一步的技术方案，上层炉身处固定光面冷却壁或镶砖冷却壁；镶砖冷却壁表面喷涂一层涂料层，涂料层坚实，收缩紧，耐高温，抗冲刷效果好。而光面冷却壁的结构简单、导热性好，热面为光面，厚度一般为70～140mm，起到冷却高炉炉缸内衬的作用以缓解铁水对内衬的侵蚀、渗透和冲刷。

[0015] 进一步的技术方案，炉喉钢砖和上层炉身之间预留隔层，并用缓冲泥浆填充。缓冲泥浆的收缩坚固，线收缩率大，对热量的缓冲效果好。

[0016] 进一步的技术方案，上层炉身处光面冷却壁为C型倒扣光面冷却壁，C型结构，与炉喉钢砖结合后起到很好的抵抗炉料冲击和磨损的作用；所述涂料层厚度为25～35mm，是发明人经过一系列试验、数据采集、分析等创造性劳动得到的结果，过薄影响保温效果，过厚则影响库容。

[0017] 进一步的技术方案，隔层的厚度为180～220mm，在原厚壁高炉30～50mm的基础上，提高了隔层的厚度，以最大可能的隔开炉喉钢砖11和炉身之间的距离。

[0018] 进一步的技术方案，炉腰以上，以镶砖冷却壁表面为基准的炉身角的角度为79°～82°；炉腰以下，以镶砖冷却壁表面为基准的炉腹角的角度为76°～78°，保持了不变的炉身角和炉腹角，最大可能的保证了整个高炉结构的稳定性。

[0019] 进一步的技术方案，炉腹处的镶砖冷却壁的外表由上至下依次固定设置有浇注料层或喷涂涂料层和砌砖结构，进一步提高对炉腹的保护。

[0020] 进一步的技术方案，步骤三中，炉腰内径扩大，高炉有效容积扩容，炉喉钢砖内径需要相应的扩大，炉喉钢砖内径扩大100～200mm，以适应整个高炉内型结构的变化。

[0021] 进一步的技术方案，镶砖冷却壁用砖为碳化硅-氮化硅砖或碳化硅砖，抗腐蚀性强、强度大、耐高温效果好，为厚壁改造薄壁奠定了基础；炉腰处的炉腰冷却壁为炉型内型炉腰。

[0022] 一种中小型厚壁高炉炉壁改造结构，从上至下依次为：炉喉内衬的炉喉钢砖结构层、上层炉身内衬的光面冷却壁或镶砖冷却壁结构层、炉身内衬的镶砖冷却壁结构层、炉腰内衬的镶砖冷却壁结构层、炉腹内衬的镶砖冷却壁结构层，其中，炉腹内衬的镶砖冷却壁结构层外由上至下依次还衬有浇注料层或喷涂涂料层和砌砖结构。

[0023] 3.有益效果

[0024] 采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

[0025] (1)本发明的一种中小型厚壁高炉炉壁改造方法，镶砖冷却壁的结构为条状间隔排列的镶砖与铸铁筋板，热面为平面，具有便于挂渣的特点，以提高高炉内衬的使用寿命，而且，镶砖冷却壁无需冷却壁凸台及冷却板等部件的支撑，砖壁合一在现有炉壳上固定，其厚度小于厚壁高炉耐火砖砌筑的砌砖结构(需冷却壁凸台及冷却板的支撑)，将高炉内衬厚壁改为薄壁，高炉有效炉容能够扩大10％～20％，用砖量省50～60％，并省掉了砌砖的时间，集成化装配镶砖冷却壁，用时短，大大缩短了改造周期和改造成本，高炉内型接近操作内型，达产时间快，高炉生铁日产量相当于提高10％～20％；

[0026] (2)本发明的一种中小型厚壁高炉炉壁改造方法，采用的涂料层后，高炉内衬坚实，收缩紧，耐高温，抗冲刷效果好，使用寿命长；光面冷却壁的结构简单、导热性好，热面为光面，起冷却高炉炉缸内衬的作用以缓解铁水对内衬的侵蚀、渗透和冲刷；

[0027] (3)本发明的一种中小型厚壁高炉炉壁改造方法，隔层能够防止炉壳变形影响安装；缓冲泥浆对隔层的填充后，收缩坚固，线收缩率大，对热量的缓冲效果好，避免由于受热引起的膨胀；

[0028] (4)本发明的一种中小型厚壁高炉炉壁改造方法，C型倒扣光面冷却壁的C型结构，与炉喉钢砖结合后起到很好的抵抗炉料冲击和磨损的作用；涂料层厚度为25～35mm，是发明人结合其成分，经过一系列试验、数据采集、分析等创造性劳动得到的结果，过薄影响保温效果，过厚则影响库容；

[0029] (5)本发明的一种中小型厚壁高炉炉壁改造方法，在原厚壁高炉30～50mm的基础上，提高了隔层的厚度，以最大可能的隔开炉喉钢砖11和炉身之间的距离；

[0030] (6)本发明的一种中小型厚壁高炉炉壁改造方法，保持了不变的炉身角和炉腹角，最大可能的保证了整个高炉结构的稳定性；

[0031] (7)本发明的一种中小型厚壁高炉炉壁改造方法，注料层或喷涂涂料层和砌砖结构，进一步提高对炉腹的保护和保温效果；

[0032] (8)本发明的一种中小型厚壁高炉炉壁改造方法，由于厚壁改薄壁而提高了库容，炉腰及炉喉钢砖内径需要相应的扩大，以适应整个高炉内型结构的变化；高炉炉型更趋向于矮胖型，利于高炉操作生产以及高炉长寿，而且，布料也更精确；

[0033] (9)本发明的一种中小型厚壁高炉炉壁改造方法，碳化硅-氮化硅砖或碳化硅砖，抗腐蚀性强、强度大、耐高温效果好，为厚壁改造薄壁奠定了基础；炉型内型炉腰的炉腰内径扩大，高径比减小，高炉炉型趋于矮胖型，更有利于高炉操作生产，促进高炉长寿；

[0034] (10)本发明的中小型厚壁高炉炉壁结构，适用于有效容积为2000m3以下的高炉，克服了厚壁改薄壁的技术难题，通过优化现有高炉冷却壁结构设计，采用技术成熟的薄壁内衬，根据维持高炉炉体框架不变及保留炉壳及开孔位置不动的情况下，实现了大修节省投资，缩短施工周期，减低成本，扩大高炉有效容积的目的，最大程度满足了设备生产运行需求。

附图说明

[0035] 图1为现有技术的中小型厚壁高炉炉壁内衬结构示意图；

[0036] 图2本发明的中小型厚壁高炉炉壁内衬结构示意图。

[0037] 示意图中的标号说明：1-炉喉；2-炉身；3-炉腰；4-炉腹；5-隔层；6-镶砖冷却壁；7-涂料层；11-炉喉钢砖；21-上层炉身；22-冷却壁水管；23-炉身冷却壁；24-砌砖结构；25-光面冷却壁；26-冷却壁凸台；27-冷却板；31-炉身角；32-炉腰冷却壁；41-炉腹角；42-浇注料层。

具体实施方式

[0038] 为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。

[0039] 实施例1

[0040] 本实施例的中小型厚壁高炉炉壁改造方法，一种中小型厚壁高炉炉壁改造方法，将高炉原厚壁改为薄壁，步骤为：

[0041] 步骤一、设计：维持原高炉炉壳，保留其开孔(比如冷却壁水管22的孔、固定螺栓用孔等)、整体框架及炉底炉缸碳砖，并重新设计炉型内衬；

[0042] 步骤二、拆除：拆除原高炉炉壳冷却壁内部砌砖结构24、冷却壁凸台26及冷却板27；

[0043] 步骤三、改造：炉喉1处扩大炉喉钢砖11内径；炉身2、炉腰3及炉腹4内壁固定镶砖冷却壁6。

[0044] 本实施例的中小型厚壁高炉炉壁改造后，镶砖冷却壁6的结构为条状间隔排列的镶砖与铸铁筋板，热面为平面，具有便于挂渣的特点，以提高高炉内衬的使用寿命，而且，镶砖冷却壁6无需冷却壁凸台26及冷却板27等部件的支撑，砖壁合一在现有炉壳上固定，其厚度小于厚壁高炉耐火砖砌筑的砌砖结构24(该结构需冷却壁凸台及冷却板的支撑)，将高炉内衬厚壁改为薄壁，高炉有效炉容能够扩大10％～20％，用砖量省50～60％。

[0045] 实施例2

[0046] 本实施例的中小型厚壁高炉炉壁改造方法，基本步骤同实施例1，不同和改进之处在于：步骤三中，上层炉身21处固定光面冷却壁25，光面冷却壁25的结构简单、导热性好，热面为光面，厚度一般为70～140mm，起冷却高炉炉缸内衬的作用以缓解铁水对内衬的侵蚀、渗透和冲刷。

[0047] 步骤四、喷涂：在镶砖冷却壁6和光面冷却壁25的表面均喷涂一层涂料层7，厚度为35mm，耐高温，抗冲刷效果好，使用寿命长。

[0048] 实施例3

[0049] 本实施例的中小型厚壁高炉炉壁改造方法，基本步骤同实施例2，不同和改进之处在于：步骤三中，整个炉身冷却壁23处固定镶砖冷却壁6；炉喉钢砖11和上层炉身21之间预留隔层5，并用缓冲泥浆填充，隔层5的厚度为220mm，在原厚壁高炉30～50mm的基础上，提高了隔层5的厚度，以最大可能的隔开炉喉钢砖11和炉身之间的距离，缓冲泥浆的收缩坚固，线收缩率大，对热量的缓冲效果好。涂料层7的厚度为25mm。

[0050] 实施例4

[0051] 本实施例的中小型厚壁高炉炉壁改造方法，基本步骤同实施例2，不同和改进之处在于：上层炉身21处光面冷却壁为C型倒扣光面冷却壁，C型结构，与炉喉钢砖11结合后起到很好的抵抗炉料冲击和磨损的作用；所述涂料层7厚度为30mm。隔层5的厚度为180mm。炉腰3以上，以镶砖冷却壁6表面为基准的炉身角31的角度为79°～82°；炉腰3以下，以镶砖冷却壁6表面为基准的炉腹角41的角度为76°～78°，保持了不变的炉身角31和炉腹角41，最大可能的保证了整个高炉结构的稳定性。

[0052] 实施例5

[0053] 本实施例的中小型厚壁高炉炉壁改造方法，基本步骤同实施例4，不同和改进之处在于：步骤三中，炉喉钢砖11内径扩大100～200mm，由于提高了库容，炉喉钢砖11内径需要相应的扩大，以适应整个高炉内裤结构的变化。

[0054] 步骤五、浇注：炉腹4处的镶砖冷却壁6的外表由上至下依次固定设置有浇注料层42或喷涂涂料层7和砌砖结构24，进一步提高对炉腹的保护。

[0055] 镶砖冷却壁6用砖为碳化硅-氮化硅砖或碳化硅砖，这两种砖优于原厚壁所用的高铝砖，抗腐蚀性强、强度大、耐高温效果好，为厚壁改造薄壁奠定了基础；炉腰3处的炉腰冷却壁32为炉型内型炉腰。

[0056] 本实施例的一种中小型厚壁高炉炉壁改造结构，从上至下依次为：炉喉1内衬的炉喉钢砖11结构层、上层炉身21内衬的光面冷却壁25或镶砖冷却壁6结构层、炉身2内衬的镶砖冷却壁6结构层、炉腰3内衬的镶砖冷却壁6结构层、炉腹4内衬的镶砖冷却壁6结构层，其中，炉腹4内衬的镶砖冷却壁6结构层外由上至下依次还衬有浇注料层42或喷涂涂料层7和砌砖结构24。

[0057] 本实施例的一种中小型厚壁高炉炉壁改造结构，适用于有效容积为2000m3以下的高炉，克服了厚壁改薄壁的技术难题，通过优化现有高炉冷却壁结构设计，采用技术成熟的薄壁内衬，根据维持高炉炉体框架不变及保留炉壳及开孔位置不动的情况下，实现了大修节省投资，缩短施工周期，减低成本，扩大高炉有效容积的目的，最大程度满足了设备生产运行需求。

[0058] 以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。