水及水蒸汽對高爐爐缸下部炭磚侵蝕的防治方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及冶煉技術領域，尤其涉及一種高爐底部炭磚防侵蝕方法。
【背景技術】
[0002]高爐是煉鐵生產中的重要設備，如圖1所示，現有的高爐由下向上包括爐底1、爐缸2和爐身3。爐缸2由外向內設有爐殼、冷卻壁、由不定型耐火材料構成的豎向結合層和爐缸炭磚層。
[0003]爐缸2的功能是在高爐生產過程中儲存高溫鐵水，是高爐最重要的部位。爐缸2頂部設有風口 4。高爐的工作壽命主要取決于爐缸2耐火材料的侵蝕程度。炭磚是構成爐缸2的主要耐火材料，減緩炭磚的侵蝕速度，延長炭磚的使用周期，對于延長高爐壽命具有非常重要的意義。
[0004]爐缸2炭磚侵蝕對高爐生產和安全造成極其嚴重的危害，具體表現為縮短高爐壽命、增加維護成本、誘發爐缸2燒穿等惡性安全事故。爐缸2炭磚侵蝕的現象不僅增加企業及行業的生產及安全成本，還大量浪費寶貴的耐火材料資源，并帶來巨大的環境負擔。
[0005]目前業界認為高爐爐缸2炭磚的侵蝕主要是由鐵水沖刷、鐵水溶蝕、有害元素侵蝕及熱應力損害等構成。這些因素的確都是侵蝕高爐爐缸2炭磚的重要因素，但目前業界均未認識到另一種能夠侵蝕高爐爐缸2炭磚的重要因素，即水及水蒸汽內外循環、上下循環這一因素。
[0006]水及水蒸汽內外循環、上下循環造成持續發生冷凝、蒸發現象，誘發炭磚發生緩慢但連續的水煤氣反應，這些是爐缸2下部炭磚的侵蝕的重要因素。這種因素因其破壞的緩慢性而未得到業界的注意，現有的爐缸2防侵蝕設計方案均未考慮這一因素；實際上該因素因其破壞的持續性、時間長的特點而在實際上成為侵蝕高爐爐缸2炭磚的重要因素。
[0007]現有高爐防水結構設計的出發點是防止大量漏水，沒有認識到緩慢但連續發生的水蒸汽冷凝現象的危害，因而現有高爐的防水結構均不能防止水及水蒸汽內外循環、上下循環給爐缸2帶來的侵蝕和破壞現象。

【發明內容】

[0008]本發明的目的在于提供一種能夠防止水及水蒸汽內外循環、上下循環導致爐缸炭磚發生侵蝕的防治方法。
[0009]為實現上述目的，本發明的水及水蒸汽對高爐爐缸下部炭磚侵蝕的防治方法包括如下步驟:
第一步驟是在爐底找平層與爐底炭磚下表面之間設置高導熱耐高溫防水材料層作為下防水層，具體是先在爐底找平層上設置下防水層，再在下防水層上砌筑爐底炭磚；
第二步驟是在爐缸砌筑的過程中，在爐缸冷卻壁與爐缸炭磚層之間的不定型耐火材料層中連續設置豎向的高導熱耐高溫防水材料層作為側防水層，將側防水層的底部與下防水層相連接； 第三步驟是在爐缸上部的兩層爐缸炭磚之間水平設置高導熱耐高溫防水材料層作為上防水層，并將上防水層與側防水層相連接。
[0010]上防水層在爐缸炭磚層上部上下相鄰的兩層炭磚之間設有2 - 3層，各層上防水層分別與側防水層相連接。
[0011]本發明通過在合適的位置設置下防水層、側防水層和上防水層，下防水層和側防水層相連接，側防水層和上防水層相連接，切斷水及水蒸汽在爐缸下部炭磚部位的循環，防止炭磚發生水煤氣反應，從而有效減緩炭磚侵蝕，對延長高爐使用壽命具有重要意義。
[0012]本發明的創新性表現在:
1、本發明創新提出由高爐內部串出的空氣、煤氣攜帶的水蒸汽在冷卻壁及爐殼內壁降溫后淅出冷凝水，并對高爐爐缸炭磚形成緩慢但連續的侵蝕，是爐缸象腳狀侵蝕的主要原因。
[0013]2、創新提出在高爐爐底找平層上設置阻隔水分滲透的設施(如不銹鋼板等)，阻隔水分從爐底滲入炭磚，以保護爐底炭磚。
[0014]3、創新提出在爐缸冷卻壁與高爐爐缸炭磚之間設置豎向、環形、連續的阻隔水分滲入炭磚的設施(如不銹鋼板等)，以保護爐缸炭磚。
[0015]4、創新提出在爐缸上部炭磚之間水平設置阻隔水分滲透的設施(如不銹鋼板等)，阻隔爐缸以上高爐部件漏出的水分滲入炭磚。
[0016]5、下防水層和側防水層相連接，側防水層和上防水層相連接，對爐缸炭磚和爐底炭磚形成立體式防護結構，防止水及水蒸汽對炭磚的侵蝕。
【附圖說明】
[0017]圖1是現有尚爐的結構不意圖；
圖2是本發明中高爐底部結構的示意圖；
圖3是圖2中A處的放大圖。
【具體實施方式】
[0018]如圖1、圖2和圖3所示，本發明的水及水蒸汽對高爐爐缸下部炭磚侵蝕的防治方法包括如下步驟:
第一步驟是在爐底找平層5與爐底炭磚7下表面之間設置高導熱耐高溫防水材料層(如不銹鋼板)作為下防水層6，具體是先在爐底找平層5上設置下防水層6，再在下防水層6上砌筑爐底炭磚7 ;爐底找平層5由不定型耐火材料構成。
[0019]第二步驟是在爐缸砌筑的過程中，在爐缸冷卻壁8與爐缸炭磚層10之間的不定型耐火材料層(該處不定型耐火材料層稱為豎向結合層9)中連續設置豎向的高導熱耐高溫防水材料層(如不銹鋼板)作為側防水層11，將側防水層11的底部與下防水層6相連接(如焊接)；
第三步驟是在爐缸2上部的兩層爐缸炭磚之間水平設置高導熱耐高溫防水材料層作為上防水層12，并將上防水層12與側防水層11相連接(如焊接)。
[0020]由于爐缸呈圓筒形，因此側防水層也呈圓筒形，而上防水層12則呈圓環形。
[0021]上防水層12在爐缸炭磚層10上部上下相鄰的兩層炭磚之間設有2 — 3層，各層上防水層12分別與側防水層11相連接。
[0022]其中，爐底找平層5、爐底炭磚7、爐缸冷卻壁8、不定型耐火材料等均為現有技術，其具體設置不再詳述。
[0023]側防水層11上部與上防水層12相連接(如焊接)，側防水層11下部與下防水層6相連接(如焊接)，對爐缸和爐底形成立體式防水圍護，在高爐生產過程中能夠有效切斷水及水蒸汽在爐缸下部炭磚部位的循環，防止炭磚發生水煤氣反應，從而有效減緩炭磚侵蝕，對延長高爐使用壽命具有重要意義。
[0024]設計說明:
發明人通過細致觀察多處高爐和深入思考，發現滲入高爐爐缸炭磚的水分由兩部分構成:其一為冷卻壁8及風口大套、中套、小套漏出的水分，其二為自高爐內部串出的空氣、煤氣攜帶的水蒸汽在冷卻壁8及爐殼內壁降溫后淅出的冷凝水。
[0025]滲入爐缸炭磚的水分逐步向炭磚內部滲透，在100°C _600°C區間蒸發為水蒸汽。高溫水蒸汽的壓力較高，繼續向炭磚內部滲透，在600°C以上區間與炭磚發生水煤氣反應，逐步侵蝕炭磚。
[0026]第一部分水分是由高爐部件發生故障時漏出的循環冷卻水，是偶然的、不連續的，侵蝕部位一般位于漏水部位正下方的炭磚，具體表現為局部侵蝕比較嚴重。
[0027]第二部分水分是由高爐內部串出的空氣、煤氣攜帶的水蒸汽在冷卻壁8及爐殼內壁降溫后淅出的冷凝水，是伴隨高爐生產全過程的，是連續的、均勻侵蝕爐缸下部炭磚，最明顯的特征是爐缸與爐底交界處的象腳狀侵蝕。
[0028]上述認識，尤其是上述關于第二部分水分對爐缸的侵蝕作用是發明人的創造性認識。在這種認識的基礎上，發明人經過進一步思考和設計、比較，結合高爐的現有結構，得出在爐缸上部炭磚之間水平設置阻隔水分滲透的設施(如不銹鋼板等構成的上防水層12)，在高爐冷卻壁8與爐缸炭磚之間設置豎向、環形、連續的阻隔水分滲入炭磚的設施(如不銹鋼板等構成的側防水層11)，在爐底找平層和爐底炭磚之間設置一層阻隔水分滲透的設施(如不銹鋼板等構成的下防水層6)，上防水層與側防水層相交部位、側防水層與下防水層相交部位均采取措施(如焊接)形成一體的設計思路。既能夠阻隔冷卻壁8、爐殼部位的冷凝水及爐缸冷卻壁8漏水滲入炭磚，也能夠阻隔爐缸以上高爐部件漏出的水分滲入炭磚。既防止上述第一部分水分帶來的侵蝕，又能防止上述第二部分水分對爐缸帶來的侵蝕。使高爐爐缸炭磚與其外圍的水分及水蒸汽隔絕，達到保護高爐爐缸下部炭磚的目的。
[0029]以上實施例僅用以說明而非限制本發明的技術方案，盡管參照上述實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本發明進行修改或者等同替換，而不脫離本發明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.水及水蒸汽對高爐爐缸下部炭磚侵蝕的防治方法，其特征在于包括如下步驟: 第一步驟是在爐底找平層與爐底炭磚下表面之間設置高導熱耐高溫防水材料層作為下防水層，具體是先在爐底找平層上設置下防水層，再在下防水層上砌筑爐底炭磚； 第二步驟是在爐缸砌筑的過程中，在爐缸冷卻壁與爐缸炭磚層之間的不定型耐火材料層中連續設置豎向的高導熱耐高溫防水材料層作為側防水層，將側防水層的底部與下防水層相連接； 第三步驟是在爐缸上部的兩層爐缸炭磚之間水平設置高導熱耐高溫防水材料層作為上防水層，并將上防水層與側防水層相連接。2.根據權利要求1所述的水及水蒸汽對高爐爐缸下部炭磚侵蝕的防治方法，其特征在于:上防水層在爐缸炭磚層上部上下相鄰的兩層炭磚之間設有2 — 3層，各層上防水層分別與側防水層相連接。
【專利摘要】本發明公開了一種水及水蒸汽對高爐爐缸下部炭磚侵蝕的防治方法，包括如下步驟：第一是在爐底找平層與爐底炭磚下表面之間設置高導熱耐高溫防水材料層作為下防水層；第二是在爐缸砌筑的過程中，在爐缸冷卻壁與爐缸炭磚層之間的不定型耐火材料層中連續設置豎向的高導熱耐高溫防水材料層作為側防水層，將側防水層的底部與下防水層相連接；第三是在爐缸上部兩層炭磚之間水平設置高導熱耐高溫防水材料層作為上防水層，并將上防水層與側防水層相連接。本發明能切斷水及水蒸汽在爐缸炭磚部位的循環，防止炭磚發生水煤氣反應，從而有效減緩炭磚侵蝕，延長高爐使用壽命。
【IPC分類】C21B7/00
【公開號】CN105296695
【申請號】CN201510790039
【發明人】吳強國
【申請人】吳強國
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年11月17日