碳復(fù)合磚在山西建邦集團(tuán)高爐的應(yīng)用生產(chǎn)實(shí)踐

1、山西(shn x)建邦集團(tuán)2013年9月3日碳復(fù)合磚在山西建邦集團(tuán)(jtun)高爐上的應(yīng)用實(shí)踐 武會(huì)卿 建邦 集團(tuán)共三十五頁(yè) 內(nèi)容提要(ni rn t yo) 一、 山西建邦集團(tuán)有限公司高爐配置情況 二、 碳復(fù)合磚在山西建邦集團(tuán)高爐上的應(yīng)用(yngyng)背景 三、 碳復(fù)合磚在山西建邦集團(tuán)450m3、1860m3高爐上的應(yīng)用情況 四、碳復(fù)合磚在山西建邦集團(tuán)高爐上的應(yīng)用效果 五、幾點(diǎn)建議建邦 集團(tuán)共三十五頁(yè)一、山西建邦集團(tuán)(jtun)簡(jiǎn)介 1、山西建邦集團(tuán)(jtun)是一家民營(yíng)企業(yè)，集團(tuán)公司總部位于山西省侯馬市北郊工業(yè)園區(qū)(侯馬市歸臨汾市管轄），集團(tuán)公司下設(shè)三個(gè)分公司，分別是山西通才工貿(mào)有限公司

2、（曲沃縣）、山西建邦集團(tuán)鑄造有限公司（侯馬市）、山西湯榮機(jī)械制造股份有限公司（侯馬市）。公司員工5000余人，生鐵產(chǎn)能400萬(wàn)噸，其中鑄造用球墨生鐵和高純生鐵100萬(wàn)噸，煉鋼生鐵300萬(wàn)噸。煉鋼、軋鋼產(chǎn)能 300萬(wàn)噸。 建邦 集團(tuán)共三十五頁(yè)一、山西(shn x)建邦集團(tuán)生產(chǎn)配置 集團(tuán)公司現(xiàn)有(xin yu)高爐5座。2、山西建邦集團(tuán)鑄造有限公司450m31，230m31；帶式燒結(jié)機(jī)45m21，步進(jìn)式燒結(jié)機(jī) 90m21。3、山西通才工貿(mào)有限公司，位于曲沃縣太子灘工業(yè)園區(qū)，高爐3座1860m31，450m31，380m31 ；燒結(jié)機(jī)3臺(tái)：帶式燒結(jié)機(jī)360m21，步進(jìn)式燒結(jié)機(jī) 90m22。建邦 集團(tuán)

3、共三十五頁(yè)一、山西建邦集團(tuán)(jtun)高爐配置1、山西通才工貿(mào)有限公司1#高爐有效容積380m3,設(shè)12個(gè)風(fēng)口，爐缸爐底采用碳磚+棕剛玉陶瓷杯結(jié)構(gòu)，配4座球式熱風(fēng)爐，空氣單預(yù)熱，風(fēng)溫1150；2、山西通才工貿(mào)有限公司2#高爐和建邦鑄造有限公司2#高爐，有效容積410m3,設(shè)14個(gè)風(fēng)口，爐缸爐底采用碳磚+碳復(fù)合磚結(jié)構(gòu)，配3座豫興頂燃式熱風(fēng)爐，空氣單預(yù)熱，風(fēng)溫1250；3、山西通才工貿(mào)有限公司3#高爐有效容積1300m3,設(shè)22個(gè)風(fēng)口，爐缸爐底采用了高導(dǎo)熱碳磚+微孔碳磚+碳復(fù)合磚+陶瓷墊結(jié)構(gòu)。配4座豫興頂燃式熱風(fēng)爐+2座預(yù)熱爐，空氣煤氣雙預(yù)熱，助燃(zhrn)空氣二次預(yù)熱，全燒高爐煤氣，送風(fēng)風(fēng)溫可

4、達(dá)1350；建邦 集團(tuán)共三十五頁(yè)二、 碳復(fù)合磚在山西建邦集團(tuán)高爐上的應(yīng)用(yngyng)背景 通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐應(yīng)用對(duì)傳統(tǒng)爐底爐缸結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)：1. 全炭結(jié)構(gòu)中由于炭磚抗氧化性差，在冷卻壁漏水時(shí)易出現(xiàn)燒穿的危險(xiǎn)，2005年3#高爐2#風(fēng)口下漏水爐缸燒穿；2. 炭磚的抗鐵和抗沖刷性差，易出現(xiàn)象腳狀侵蝕3. 炭磚加陶瓷杯結(jié)構(gòu)中的陶瓷杯使用(shyng)效果沒(méi)有想象中的好，使用(shyng)壽命僅1-3年，陶瓷杯侵蝕完后仍然存在全炭結(jié)構(gòu)中存在的的問(wèn)題共三十五頁(yè)1996年前濟(jì)源鋼鐵廠全炭爐(tn l)底爐缸結(jié)構(gòu)粘土(zhn t)保護(hù)襯共三十五頁(yè)1996年后濟(jì)源鋼鐵廠采用(ciyng)炭磚加陶瓷杯爐底爐缸結(jié)構(gòu)陶

5、瓷杯共三十五頁(yè)單位碳復(fù)合磚美國(guó)NMA德國(guó)7RDN國(guó)內(nèi)微孔炭磚體積密度g/cm32.981.621.771.56顯氣孔率%10.9618.8615.0517耐壓強(qiáng)度mpa76.0029.9344.2543.2透氣度mpa0.634.445.278.89氧化率%0.918.060.992.42鐵水熔蝕指數(shù)%0.3128.1919.4213.65平均孔經(jīng)0.2381.0810.1210.2321m孔容積%80.4453.476.0873.69導(dǎo)熱系數(shù)室溫w/mk17.344.96126.5530016.2111.318.9511.5560014.2716.120.4213.4880013.7819.

6、4913.55抗 堿 性原強(qiáng)度76.0029.9344.2543.2后強(qiáng)度79.9332.1558.655.26強(qiáng)度變化率%+5.207.433.7727.92體積膨脹率%2.922.841.663.15外觀無(wú)裂紋無(wú)裂紋無(wú)裂紋有裂紋評(píng)價(jià)優(yōu)(U)優(yōu)(u)優(yōu)優(yōu)碳復(fù)合(fh)磚與國(guó)內(nèi)外幾種炭磚性能的比較建邦 集團(tuán)共三十五頁(yè)性 能單位碳復(fù)合磚日本CRD- BFAL棕剛玉澆注塊剛玉莫來(lái)石磚復(fù)合棕剛玉磚Al2O3%78.6075.49體積密度g/cm32.982.783.292.863.02顯氣孔率%10.9612.8101813透氣度mDa0.636.08119435平均孔徑m0.2380.3610.1

7、75-1m孔容積%80.446795.33-鐵水溶蝕指數(shù)%0.312.410-0.530.540-0.96抗?fàn)t渣侵蝕性%1.562.7323.0857100導(dǎo)熱系數(shù)室溫W/mk17.3418.846.354.16-30016.2113.614.934.485.0360014.275.424.46-80013.784.615.08-抗堿性原耐壓強(qiáng)度MPa76.004466.0810598.41后耐壓強(qiáng)度MPa79.9344.5667.0535.86.55強(qiáng)度變化率%+5.20+8.1+2.386693體積膨脹率%3.924.525.8417.031.86外觀無(wú)裂紋無(wú)裂紋無(wú)裂紋松散無(wú)裂紋評(píng)價(jià)優(yōu)(U

8、)優(yōu)(U)優(yōu)(U)差(C)優(yōu)(U)碳復(fù)合(fh)磚與國(guó)內(nèi)外陶瓷杯的比較共三十五頁(yè)碳復(fù)合(fh)磚 特點(diǎn) 碳復(fù)合磚保留了炭磚的高導(dǎo)熱性, 又具有陶瓷杯高的耐壓強(qiáng)度（常溫70MPa以上）、良好的耐磨性、優(yōu)良的抗鐵水溶蝕性（鐵水溶蝕指數(shù)1.5）、抗氧化性等，對(duì)提高高爐運(yùn)行(ynxng)的安全性，延長(zhǎng)高爐使用壽命具有重要意義。共三十五頁(yè)三、碳復(fù)合磚在山西通才(tngci)450m3、1860m3高爐上的應(yīng)用1、山西通才2#410m3高爐，爐缸爐底采用(ciyng)微孔碳復(fù)合磚，2007年12月投產(chǎn)；2、山西建邦鑄造2#410m3高爐，爐缸爐底采用微孔碳復(fù)合磚，2008年7月投產(chǎn)；3、山西通才3#186

9、0m3高爐，爐缸爐底采用微孔碳復(fù)合磚，2012年7月13日投產(chǎn)；共三十五頁(yè)通才(tngci)、建邦2#高爐設(shè)計(jì)方案碳復(fù)合(fh)磚共三十五頁(yè)四、碳復(fù)合磚在山西(shn x)建邦集團(tuán)高爐上的應(yīng)用效果 山西建邦集團(tuán)原有2座高爐，使用壽命僅3-5年左右，利用系數(shù)僅為2.83.0。為改變(gibin)這種狀況，2007年在新建通才2#410m3高爐和建邦2#410m3高爐時(shí)進(jìn)行了認(rèn)真的考察和分析比較和反復(fù)論證，認(rèn)為由鞏義市第五耐火材料總廠研發(fā)的碳復(fù)合磚兼顧了炭磚優(yōu)良的導(dǎo)熱性和傳統(tǒng)陶瓷杯的抗鐵溶蝕性、抗氧化性等，又克服了它們各自存在的不足，特別是解決了炭磚存在的抗鐵溶蝕性和抗氧化性差的問(wèn)題及其設(shè)計(jì)的新型

10、結(jié)構(gòu)對(duì)提高高爐下部的安全性、長(zhǎng)壽命具有極好的作用，因此在這兩座高爐的下部采用了相同的結(jié)構(gòu)和材料：爐底下部采用4層高導(dǎo)熱微孔模壓炭磚，炭磚上部滿鋪2層碳復(fù)合磚，其余爐缸及風(fēng)、鐵、渣口全部采用碳復(fù)合磚。經(jīng)過(guò)6年的使用，以通才2#爐為例：利用系數(shù)最高達(dá) 4.0 ，停爐檢查爐缸區(qū)域基本還是原磚面，達(dá)到了非常好的使用效果，目前這兩座高爐運(yùn)行狀況良好。共三十五頁(yè)四、碳復(fù)合磚在山西建邦集團(tuán)(jtun)高爐上的應(yīng)用效果 根據(jù)碳復(fù)合(fh)磚及其新型結(jié)構(gòu)在通才2#和建邦2#爐上的應(yīng)用成效，2011年在新建1860m3高爐時(shí)決定仍然采用了類似的結(jié)構(gòu)，該高爐2012年7月13日投產(chǎn)， 3 個(gè)月已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)月產(chǎn)11.8萬(wàn)

11、 噸。經(jīng)過(guò)1年多的生產(chǎn)運(yùn)行，目前高爐各項(xiàng)數(shù)據(jù)穩(wěn)定：日產(chǎn)3900-4250d/t,焦比330-360Kg/t煤比150Kg/t，風(fēng)溫1270,風(fēng)壓385KPa頂壓220 KPa ，運(yùn)行正常。從以上三座高爐使用情況顯示出：采用碳復(fù)合磚材料和全碳復(fù)合磚爐缸結(jié)構(gòu)與水冷卻系統(tǒng)形成了穩(wěn)定的傳熱體系，碳復(fù)合磚優(yōu)良的抗鐵溶蝕性和抗氧化性提高了爐缸的安全性，也大大延長(zhǎng)了高爐的使用壽命。以2#爐為例，從檢查測(cè)定情況估算至少可用20年，比原結(jié)構(gòu)多用 15 年。采用碳復(fù)合磚結(jié)構(gòu)也具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，主要在三個(gè)方面：該結(jié)構(gòu)比原結(jié)構(gòu)爐缸有一定的擴(kuò)容，約15%左右；有效延長(zhǎng)高爐使用壽命二倍以上，比原結(jié)構(gòu)2次大修投資節(jié)約30

12、00萬(wàn)元以上；實(shí)際單位容積產(chǎn)鐵可提高二倍以上，具有極好經(jīng)濟(jì)效益和推廣價(jià)值，前景廣闊。共三十五頁(yè)名稱單位2008年2009年2010年2011年2012年2013年17利用系數(shù)t/(m3d)2.553.363.553.593.583.36入爐品位%50.6356.6555.0754.956.0956.48風(fēng) 溫113611781137120012111180焦 比Kg/t476.41414.04407.69394.78378.85366.82煤 比Kg/t133.07133134.46152.76162.05153.78焦丁比Kg/t9.810.0723.8214.4611.6714.94綜合焦

13、比Kg/t590.71528.5534.31528.56517.83501.8綜合負(fù)荷t/t2.972.983.263.273.313.34Si含量%0.540.510.50.450.440.46S含量%0.0280.030.030.0290.0240.031熟料比%91.387.4189.5285.4184.8890.31礦 比Kg/t1.951712.81745.5917321717.751680休風(fēng)率%6.844.661.543.466.482.89綜合冶強(qiáng)t/t1.541.931.91.861.851.69富氧率%01.52.512.033.944.53通才2#高爐運(yùn)行(ynxng)指

14、標(biāo)共三十五頁(yè)微孔(wi kn)剛玉磚剛玉(gngy)莫來(lái)石磚 碳復(fù)合磚通才1860m3高爐設(shè)計(jì)方案共三十五頁(yè)共三十五頁(yè)通才1860m3高爐(gol)爐底爐缸溫度分布共三十五頁(yè)共三十五頁(yè)共三十五頁(yè)名稱單位2012年10月2012年11月1-18日利用系數(shù)t/(m3d)2.782.82入爐品位%5655.7風(fēng) 溫13071310焦 比Kg/t356335煤 比Kg/t143146焦丁比Kg/t98燃料比Kg/t508489通才1860m3高爐投產(chǎn)(tuchn)4個(gè)月后指標(biāo)注：2012年7月13日點(diǎn)火(din hu)投產(chǎn)共三十五頁(yè)山西通才(tngci)1860m3高爐生產(chǎn)指標(biāo)日期(rq) 日產(chǎn)量/

15、利用系數(shù) 焦比 焦丁比 煤比 燃料比 風(fēng)溫/2012-07 2353 1.81 534.1 2.98 68.23 605.34 10582012-08 3120 2.40 391.29 10.5 132.3 534.09 11972012-09 3133 2.41 380.84 8.99 134.41 524.24 12482012-10 3614 2.78 357 9.0 142 508 13092013-6 3835 2.95 369 6.4 152 528 12512013-7 3950 3.04 373 5.8 141 521 1194共三十五頁(yè) 通才2#高爐碳復(fù)合磚使用4年后風(fēng)口及以

16、下部位(bwi)幾乎沒(méi)有侵蝕，避免了爐缸象腳狀蝕損、風(fēng)口上翹、爐殼開(kāi)裂等現(xiàn)象 共三十五頁(yè)共三十五頁(yè)通才(tngci)2#高爐共三十五頁(yè)山西建邦2號(hào)高爐(gol)爐缸內(nèi)襯侵蝕分析結(jié)果東北大學(xué) 陳良玉(2013年1月22日)1 計(jì)算結(jié)果該2號(hào)410m3高爐于2007年12月29日開(kāi)爐，至今服役5年。單鐵口，陶瓷杯+碳磚綜合爐缸爐底結(jié)構(gòu)，側(cè)壁和爐底為水冷。根據(jù)2號(hào)高爐的結(jié)構(gòu)圖紙和溫度以及熱負(fù)荷數(shù)據(jù)及變化情況，利用計(jì)算者獨(dú)創(chuàng)的二維侵蝕分析和計(jì)算方法，建立該高爐爐缸軸截面二維傳熱模型，使用有限元數(shù)值傳熱計(jì)算技術(shù)，逼近計(jì)算1150等溫線以確定爐缸軸截面的內(nèi)襯侵蝕形貌和剩余(shngy)厚度。2012-12

17、-17數(shù)據(jù)：爐缸側(cè)壁冷卻壁112管直通水管總水量1359t/h，進(jìn)水溫度36。爐底找平層中心溫度468。爐底總水量515t/h（實(shí)測(cè)），進(jìn)水溫度36，水管20根，中心水管水溫差0.10.2。爐殼溫度3036.5，西南方位36.5。爐基中心點(diǎn)溫度76.6。選擇西南方位計(jì)算爐缸內(nèi)襯侵蝕。共三十五頁(yè)山西建邦2號(hào)高爐(gol)爐缸內(nèi)襯侵蝕分析結(jié)果經(jīng)計(jì)算，爐缸西南(xnn)方位的溫度場(chǎng)和侵蝕形貌如圖1、圖2所示。由圖可知，爐缸內(nèi)襯軸截面的侵蝕形貌為：爐底鍋底型+爐缸側(cè)壁圓角侵蝕形貌。 爐底內(nèi)襯剩余厚度1700mm，1150侵蝕線位于第5層磚中下部（距第5層耐材下界面106mm），爐底保有4層耐材。爐缸西

18、南方位平均剩余厚度為700mm。共三十五頁(yè)圖1 西南方位侵蝕(qnsh)溫度場(chǎng)（爐缸軸截面?zhèn)鳠岱治鲇邢拊Ｐ?，?jié)點(diǎn)總數(shù)66957，單元總數(shù)132572） 通才(tngci)2#高爐 侵蝕區(qū)共三十五頁(yè)圖2 西南方位軸截面內(nèi)襯侵蝕(qnsh)形貌2D圖1150侵蝕邊界 碳復(fù)合磚56微孔模壓碳?jí)K14501502503504505506507內(nèi)襯平均余厚700 mm內(nèi)襯平均余 厚700 mm1700mm508T1T233640mm碳復(fù)合磚Re=3800mm共三十五頁(yè)計(jì)算結(jié)果綜述(zngsh)爐底爐缸侵蝕為鍋底型+爐缸側(cè)壁圓角侵蝕，侵蝕量中等。爐底內(nèi)襯剩余厚度1700mm，1150侵蝕線位于(wiy)第

19、5層磚中下部（距第5層耐材下界面106mm），爐底保有4層耐材。爐缸西南方位內(nèi)襯平均剩余厚度為700mm。當(dāng)前，爐缸爐底均處于安全狀態(tài)。共三十五頁(yè) 高爐長(zhǎng)壽是一個(gè)綜合技術(shù)，設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)，包括爐底爐缸結(jié)構(gòu)、冷卻壁材質(zhì)、冷卻水質(zhì)等；筑爐質(zhì)量和高爐操作管理是保證；高導(dǎo)熱耐材是關(guān)鍵，山西建邦集團(tuán)通才公司在國(guó)內(nèi)首次大膽采用鞏義五耐研發(fā)生產(chǎn)的專利產(chǎn)品碳復(fù)合磚（專利號(hào)ZL200610107205.5），它保留了高爐炭磚和傳統(tǒng)陶瓷杯材料各自的優(yōu)點(diǎn)(yudin)，克服了炭磚的抗氧化差、抗鐵水熔蝕性差、強(qiáng)度低和傳統(tǒng)陶瓷杯韌性差、熱膨脹大的不足，碳復(fù)合磚可以代替炭磚使用，也可以做陶瓷杯使用，能有效地提高爐底爐缸安全性，延長(zhǎng)高爐的使用壽命，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。高爐(gol)長(zhǎng)壽體會(huì)共三十五頁(yè)幾點(diǎn)建議(jiny)1、由于碳復(fù)合磚侵蝕極其緩慢，高爐生產(chǎn)幾年后，爐缸仍感到很小，建議從設(shè)計(jì)上考慮，爐缸內(nèi)型直接做大點(diǎn)，內(nèi)襯設(shè)計(jì)尺寸改為接近操作爐型尺寸，同時(shí)減少爐底厚度。2、碳復(fù)合磚作為一種新型復(fù)合耐火材料，優(yōu)越性顯而易見(jiàn)；如果能進(jìn)一步研發(fā)做成功能性耐火材料，根據(jù)高爐不同部位工