碳復合磚在山西建邦集團高爐的應用生產(chǎn)實踐

1、山西(shn x)建邦集團2013年9月3日碳復合磚在山西建邦集團(jtun)高爐上的應用實踐 武會卿 建邦 集團共三十五頁 內(nèi)容提要(ni rn t yo) 一、 山西建邦集團有限公司高爐配置情況 二、 碳復合磚在山西建邦集團高爐上的應用(yngyng)背景 三、 碳復合磚在山西建邦集團450m3、1860m3高爐上的應用情況 四、碳復合磚在山西建邦集團高爐上的應用效果 五、幾點建議建邦 集團共三十五頁一、山西建邦集團(jtun)簡介 1、山西建邦集團(jtun)是一家民營企業(yè)，集團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），集團公司下設三個分公司，分別是山西通才工貿(mào)有限公司

2、（曲沃縣）、山西建邦集團鑄造有限公司（侯馬市）、山西湯榮機械制造股份有限公司（侯馬市）。公司員工5000余人，生鐵產(chǎn)能400萬噸，其中鑄造用球墨生鐵和高純生鐵100萬噸，煉鋼生鐵300萬噸。煉鋼、軋鋼產(chǎn)能 300萬噸。 建邦 集團共三十五頁一、山西(shn x)建邦集團生產(chǎn)配置 集團公司現(xiàn)有(xin yu)高爐5座。2、山西建邦集團鑄造有限公司450m31，230m31；帶式燒結(jié)機45m21，步進式燒結(jié)機 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3臺：帶式燒結(jié)機360m21，步進式燒結(jié)機 90m22。建邦 集團

3、共三十五頁一、山西建邦集團(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12個風口，爐缸爐底采用碳磚+棕剛玉陶瓷杯結(jié)構(gòu)，配4座球式熱風爐，空氣單預熱，風溫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14個風口，爐缸爐底采用碳磚+碳復合磚結(jié)構(gòu)，配3座豫興頂燃式熱風爐，空氣單預熱，風溫1250；3、山西通才工貿(mào)有限公司3#高爐有效容積1300m3,設22個風口，爐缸爐底采用了高導熱碳磚+微孔碳磚+碳復合磚+陶瓷墊結(jié)構(gòu)。配4座豫興頂燃式熱風爐+2座預熱爐，空氣煤氣雙預熱，助燃(zhrn)空氣二次預熱，全燒高爐煤氣，送風風溫可

4、達1350；建邦 集團共三十五頁二、 碳復合磚在山西建邦集團高爐上的應用(yngyng)背景 通過生產(chǎn)實踐應用對傳統(tǒng)爐底爐缸結(jié)構(gòu)的認識：1. 全炭結(jié)構(gòu)中由于炭磚抗氧化性差，在冷卻壁漏水時易出現(xiàn)燒穿的危險，2005年3#高爐2#風口下漏水爐缸燒穿；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)中存在的的問題共三十五頁1996年前濟源鋼鐵廠全炭爐(tn l)底爐缸結(jié)構(gòu)粘土(zhn t)保護襯共三十五頁1996年后濟源鋼鐵廠采用(ciyng)炭磚加陶瓷杯爐底爐缸結(jié)構(gòu)陶

5、瓷杯共三十五頁單位碳復合磚美國NMA德國7RDN國內(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 性原強度76.0029.9344.2543.2后強度79.9332.1558.655.26強度變化率%+5.207.433.7727.92體積膨脹率%2.922.841.663.15外觀無裂紋無裂紋無裂紋有裂紋評價優(yōu)(U)優(yōu)(u)優(yōu)優(yōu)碳復合(fh)磚與國內(nèi)外幾種炭磚性能的比較建邦 集團共三十五頁性 能單位碳復合磚日本CRD- BFAL棕剛玉澆注塊剛玉莫來石磚復合棕剛玉磚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抗爐渣侵蝕性%1.562.7323.0857100導熱系數(shù)室溫W/mk17.3418.846.354.16-30016.2113.614.934.485.0360014.275.424.46-80013.784.615.08-抗堿性原耐壓強度MPa76.004466.0810598.41后耐壓強度MPa79.9344.5667.0535.86.55強度變化率%+5.20+8.1+2.386693體積膨脹率%3.924.525.8417.031.86外觀無裂紋無裂紋無裂紋松散無裂紋評價優(yōu)(U

8、)優(yōu)(U)優(yōu)(U)差(C)優(yōu)(U)碳復合(fh)磚與國內(nèi)外陶瓷杯的比較共三十五頁碳復合(fh)磚 特點 碳復合磚保留了炭磚的高導熱性, 又具有陶瓷杯高的耐壓強度（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，對提高高爐運行(ynxng)的安全性，延長高爐使用壽命具有重要意義。共三十五頁三、碳復合磚在山西通才(tngci)450m3、1860m3高爐上的應用1、山西通才2#410m3高爐，爐缸爐底采用(ciyng)微孔碳復合磚，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合磚，2012年7月13日投產(chǎn)；共三十五頁通才(tngci)、建邦2#高爐設計方案碳復合(fh)磚共三十五頁四、碳復合磚在山西(shn x)建邦集團高爐上的應用效果 山西建邦集團原有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高爐時進行了認真的考察和分析比較和反復論證，認為由鞏義市第五耐火材料總廠研發(fā)的碳復合磚兼顧了炭磚優(yōu)良的導熱性和傳統(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題及其設計的新型

10、結(jié)構(gòu)對提高高爐下部的安全性、長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層高導熱微孔模壓炭磚，炭磚上部滿鋪2層碳復合磚，其余爐缸及風、鐵、渣口全部采用碳復合磚。經(jīng)過6年的使用，以通才2#爐為例：利用系數(shù)最高達 4.0 ，停爐檢查爐缸區(qū)域基本還是原磚面，達到了非常好的使用效果，目前這兩座高爐運行狀況良好。共三十五頁四、碳復合磚在山西建邦集團(jtun)高爐上的應用效果 根據(jù)碳復合(fh)磚及其新型結(jié)構(gòu)在通才2#和建邦2#爐上的應用成效，2011年在新建1860m3高爐時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 個月已實現(xiàn)產(chǎn)月產(chǎn)11.8萬

11、 噸。經(jīng)過1年多的生產(chǎn)運行，目前高爐各項數(shù)據(jù)穩(wěn)定：日產(chǎn)3900-4250d/t,焦比330-360Kg/t煤比150Kg/t，風溫1270,風壓385KPa頂壓220 KPa ，運行正常。從以上三座高爐使用情況顯示出：采用碳復合磚材料和全碳復合磚爐缸結(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，也大大延長了高爐的使用壽命。以2#爐為例，從檢查測定情況估算至少可用20年，比原結(jié)構(gòu)多用 15 年。采用碳復合磚結(jié)構(gòu)也具有較好的經(jīng)濟效益，主要在三個方面：該結(jié)構(gòu)比原結(jié)構(gòu)爐缸有一定的擴容，約15%左右；有效延長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、00萬元以上；實際單位容積產(chǎn)鐵可提高二倍以上，具有極好經(jīng)濟效益和推廣價值，前景廣闊。共三十五頁名稱單位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 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休風率%6.844.661.543.466.482.89綜合冶強t/t1.541.931.91.861.851.69富氧率%01.52.512.033.944.53通才2#高爐運行(ynxng)指

14、標共三十五頁微孔(wi kn)剛玉磚剛玉(gngy)莫來石磚 碳復合磚通才1860m3高爐設計方案共三十五頁共三十五頁通才1860m3高爐(gol)爐底爐缸溫度分布共三十五頁共三十五頁共三十五頁名稱單位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 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個月后指標注：2012年7月13日點火(din hu)投產(chǎn)共三十五頁山西通才(tngci)1860m3高爐生產(chǎn)指標日期(rq) 日產(chǎn)量/

15、利用系數(shù) 焦比 焦丁比 煤比 燃料比 風溫/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 通才2#高爐碳復合磚使用4年后風口及以

16、下部位(bwi)幾乎沒有侵蝕，避免了爐缸象腳狀蝕損、風口上翹、爐殼開裂等現(xiàn)象 共三十五頁共三十五頁通才(tngci)2#高爐共三十五頁山西建邦2號高爐(gol)爐缸內(nèi)襯侵蝕分析結(jié)果東北大學 陳良玉(2013年1月22日)1 計算結(jié)果該2號410m3高爐于2007年12月29日開爐，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號高爐的結(jié)構(gòu)圖紙和溫度以及熱負荷數(shù)據(jù)及變化情況，利用計算者獨創(chuàng)的二維侵蝕分析和計算方法，建立該高爐爐缸軸截面二維傳熱模型，使用有限元數(shù)值傳熱計算技術(shù)，逼近計算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，進水溫度36。爐底找平層中心溫度468。爐底總水量515t/h（實測），進水溫度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。爐基中心點溫度76.6。選擇西南方位計算爐缸內(nèi)襯侵蝕。共三十五頁山西建邦2號高爐(gol)爐缸內(nèi)襯侵蝕分析結(jié)果經(jīng)計算，爐缸西南(xnn)方位的溫度場和侵蝕形貌如圖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。共三十五頁圖1 西南方位侵蝕(qnsh)溫度場（爐缸軸截面?zhèn)鳠岱治鲇邢拊Ｐ?，?jié)點總數(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 碳復合磚56微孔模壓碳塊14501502503504505506507內(nèi)襯平均余厚700 mm內(nèi)襯平均余 厚700 mm1700mm508T1T233640mm碳復合磚Re=3800mm共三十五頁計算結(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。當前，爐缸爐底均處于安全狀態(tài)。共三十五頁 高爐長壽是一個綜合技術(shù)，設計是基礎(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；高導熱耐材是關(guān)鍵，山西建邦集團通才公司在國內(nèi)首次大膽采用鞏義五耐研發(fā)生產(chǎn)的專利產(chǎn)品碳復合磚（專利號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(yudin)，克服了炭磚的抗氧化差、抗鐵水熔蝕性差、強度低和傳統(tǒng)陶瓷杯韌性差、熱膨脹大的不足，碳復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，延長高爐的使用壽命，具有廣闊的推廣應用前景。高爐(gol)長壽體會共三十五頁幾點建議(jiny)1、由于碳復合磚侵蝕極其緩慢，高爐生產(chǎn)幾年后，爐缸仍感到很小，建議從設計上考慮，爐缸內(nèi)型直接做大點，內(nèi)襯設計尺寸改為接近操作爐型尺寸，同時減少爐底厚度。2、碳復合磚作為一種新型復合耐火材料，優(yōu)越性顯而易見；如果能進一步研發(fā)做成功能性耐火材料，根據(jù)高爐不同部位工