一种炉缸耐材导热系数梯度布砖结构制造技术

一种炉缸耐材导热系数梯度布砖结构，炉缸侧壁径向上由里到外依次设自焙烧碳砖和微孔碳砖、超微孔碳砖、高导热高致密高强度碳砖、石墨碳砖；炉底自上而下依次设自焙烧碳砖、微孔碳砖、超微孔碳砖、高导热高致密高强度碳砖、半石墨碳砖、石墨碳砖。经过这样的布砖，高炉投产后能快速实现渣铁壳能长期稳定附在碳砖上，有效的将碳砖温度控制在870℃以下，碳砖脆化线被控制在碳砖的热面很远的距离，炉底最上层碳砖的最高温度低于600℃，这样就有效保护了炉缸侧壁厚度不受侵蚀。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种炉缸耐材导热系数梯度布砖结构，炉缸侧壁径向上由里到外依次设自焙烧碳砖和微孔碳砖、超微孔碳砖、高导热高致密高强度碳砖、石墨碳砖；炉底自上而下依次设自焙烧碳砖、微孔碳砖、超微孔碳砖、高导热高致密高强度碳砖、半石墨碳砖、石墨碳砖。经过这样的布砖，高炉投产后能快速实现渣铁壳能长期稳定附在碳砖上，有效的将碳砖温度控制在870℃以下，碳砖脆化线被控制在碳砖的热面很远的距离，炉底最上层碳砖的最高温度低于600℃，这样就有效保护了炉缸侧壁厚度不受侵蚀。【专利说明】一种炉缸耐材导热系数梯度布砖结构
本技术涉及高炉炉缸耐材结构设计，特别涉及一种炉缸耐材导热系数梯度布砖结构。
技术介绍
众所周知，砌筑炉底、炉缸侧壁的炭质材料必须具有高导热、微孔化、低透气、高强度、高的抵抗碱金属和炉渣侵蚀性能的材料。但是很难做到面面俱到。高导热全碳砖炉缸和陶瓷杯复合炉缸是目前最流行的二种炉缸炉底结构。对于高导热法的全碳砖炉底，炉底每层耐火材料的导热系数都很高，热量传输很容易，但由于炉底靠近铁水的砖层的高导热性，铁水的热量过于容易地进入炉底碳砖，而且炉底冷却系统及填料的热阻，都使得冷却水从炉缸带走热量的能力在没有渣铁壳形成前小于铁水向碳砖传入热量的能力，炉缸炉底将会持续升温，即全碳砖炉底隔热不足，同时全碳砖炉底的温度梯度小，炉底接近冷却水的碳砖的温度高达200°C左右，使得冷却水和碳砖间的对流换热加大，造成炉底热量损失过多。因此，全碳砖炉底隔热不足，导热过大。对于陶瓷杯复合炉缸炉底，由于陶瓷杯的低导热系数，铁水的热量很难传入其中，也就是说铁水很难释放出足够的热量到陶瓷杯内，铁水温度无法降低到1150°C凝固线以下，即无法形成“自保护”的渣铁壳，虽然陶瓷杯耐热度很高，但长期直接面对高温铁水的冲刷，由于其它热力学、化学破坏等因素，也避免不了被侵蚀，即陶瓷杯复合炉缸炉底在靠近铁水端隔热过大，进而由于绝大部分的热量都被陶瓷杯隔开，炉缸的碳砖层的温度很低，尤其是接近冷却系统的碳砖温度只有80°C左右，冷却水带走的热量很少，即使炉底陶瓷杯下方采用较高导热系数的碳砖，冷却水也处于基本作“无用功”的状态，陶瓷杯复合炉缸炉底以陶瓷杯的损耗为长寿的代价，即隔热过大，散热不足。高导热法的全碳砖炉底和隔热法的陶瓷杯复合炉缸炉底延长高炉寿命的本质是一样的，都是保证在铁水和砖层间存在低导热系数的“保护壳”，但如何使“保护壳”能够“自生长”并长期存在，是二者都没有解决的问题，结果导致这两种方法炉缸耐材遭受高温渣铁侵蚀蚀过快，炉缸侧壁温度上升过快，严重威胁高炉长寿。
技术实现思路
本技术的目的在于设计一种炉缸耐材导热系数梯度布砖结构，采用碳砖导热系数由里及外越来越大的炉缸炉底设计，这种炉缸炉底结构设计有利于可再生的“自保护”渣铁壳的形成和长期稳定存在，有效保护不但可以延长炉缸炉底的寿命，还可以降低其成本及热量损失炉缸耐材设计布局更为合理，使用长寿更长。为达到上述目的，本技术的技术方案是:一种炉缸耐材导热系数梯度布砖结构，其特征在于，炉缸侧壁径向由里到外依次设自焙烧碳砖、微孔碳砖、超微孔碳砖、高导热高致密高强度碳砖、石墨碳砖；炉底自上而下依次设自焙烧碳砖、微孔碳砖、超微孔碳砖、高导热高致密高强度碳砖、半石墨碳砖、石墨碳砖。所述的高导热高致密高强度碳砖的体积密度≤1.71g/m3，显气孔率≤17%，耐压强度≤63MPa，抗折强度≤14MPa，导热系数≤21w/m.k，平均孔径≤0.05微米。上述自焙烧碳砖、微孔碳砖、超微孔碳砖、高导热高致密高强度碳砖、半石墨碳砖、石墨碳砖等均为国豕标准的广品。本技术炉缸耐材布局设计中，碳砖导热系数由里及外逐渐加大。其基本原理为:恰当的导热隔热确保炉缸炉底长寿节能，保证高温铁水有能力传入耐火材料一定的热量，使接近砖层的铁水温度降至1150°C凝固线，生成“自保护”的不需要额外成本的“可再生”的渣铁壳，阻挡铁水对碳砖的侵蚀，并尽量减小铁水额外的热量进入碳砖，以达到合理的隔热，在靠近铁水的砖层达到合理隔热的基础上，逐渐增大炉底靠近冷却系统的耐火材料的导热性，使进入砖层的热量快速地传过炉底被冷却水带走，令炉底砖层大体上保持较低的温度，以达到恰当的导热。由于炉底热阻并不能认为只是一个整体，导热系数由里及外梯度分布的设计就必须要考虑到铁水和冷却水对炉底不同高度的砖层的影响变化，在不同铁水传热或冷却水传冷的影响范围内，耐火材料导热系数的选择也应不同。在炉缸炉底非稳态的升温过程中，因为在接近铁水的热面，铁水热量进入碳砖的能力要大于碳砖传出热量的能力；而在炉底接近冷却系统的碳砖，冷却水的对流换热能力要大于碳砖的导热能力，所以如果把导热系数小的耐火材料布在靠近冷却系统，而导热系数大的耐火材料布在靠近铁水，则铁水的侵蚀能力将加大，而冷却水的“传冷”能力将被抑制。所以炉底靠近铁水的碳砖应该选取导热系数大小适中，孔隙率低的材质；而随着逐渐远离铁水，为了避免砖层温度过高，就要尽快地把铁水凝固所传人砖层的热量导走，即在炉底第一层碳砖以下的各层耐火材料的导热系数要大于其上一层砖的导热系数进入碳砖的热量才能尽快地传至炉底，进而被冷却水带走，如炉 底上部砖层采用自焙烧碳砖搭配微孔碳砖，前者在生产过程中随炉缸炉底温度的升高逐渐焙烧完全，导热系数逐渐升高，所以在开炉初期未焙烧好时可发挥“避热”的作用，而在铁水降到凝固温度形成渣铁壳后已经基本焙烧完全，又可以在渣铁壳下发挥“扬冷”的作用，后者的低孔隙率也可以阻挡铁水的渗透侵蚀。对于挨着冷却系统的最后一层砖，要选用最高导热性的碳砖以保证在有渣铁壳时最大地发挥冷却水的传热作用，采用石墨碳砖，此碳砖具有很高的导热性，而且由于并不接触铁水，也不用担心石墨化程度高而容易渗碳的危险。同时注意到由于冷却系统并不是分布在每层碳砖以下，所以它对于最下层砖的传热能力势必大于上述每层碳砖之间热量传输的能力，所以炉底布砖的方式应该是自上而下第一层砖的导热系数最小，最后一层砖的导热系数最大，而在最下层砖和最上层砖之间，要适当地减小各层砖的导热系数，这样在形成渣铁壳之前炉底的温度才不会太高并能发挥冷却系统的作用。本技术的有益效果:炉缸炉底在投产初期就很容易形成“渣铁壳”，这种渣铁壳能长期稳定附在碳砖上，有效的将碳砖温度控制在870°C以下，碳砖脆化线被控制在碳砖的热面很远的距离，炉底最上层碳砖的最高温度低于600°C，这样就有效保护了炉缸侧壁厚度不受侵蚀。同时从投资费用方面，此炉缸炉底并不需要采用造价高昂的陶瓷杯，也不需要全部的炉缸炉底都采用高导热系数的碳砖，而是采用自焙烧碳砖，微孔碳砖，半石墨碳砖，石墨碳砖的搭配，成本相比全碳砖炉底和陶瓷杯复合炉缸炉底有大幅度的降低。【专利附图】【附图说明】图1为本技术实施例的结构示意图。【具体实施方式】参见图1，本技术的炉缸耐材导热系数梯度布砖结构，炉缸侧壁径向上由里到外依次设自焙烧碳砖1、微孔碳砖2,超微孔碳砖3、高导热高致密高强度碳砖4、石墨碳砖6 ；炉底自上而下设自焙烧碳砖1、微孔碳砖2、超微孔碳砖3、高导热高致密高强度碳砖4、半石墨碳砖5、石墨碳砖6。7为炉壳，炉壳侧壁内侧设捣打料层8 ；9为水冷钢板，位于炉底内侧。其中，所述的高导热高致密高强度碳砖的体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种炉缸耐材导热系数梯度布砖结构，其特征在于，炉缸侧壁径向由里到外依次设自焙烧碳砖、微孔碳砖、超微孔碳砖、高导热高致密高强度碳砖、石墨碳砖；炉底自上而下依次设自焙烧碳砖、微孔碳砖、超微孔碳砖、高导热高致密高强度碳砖、半石墨碳砖、石墨碳砖。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋高峰，宋文刚，张龙来，李少春，张伟，许贇秋，宋文虎，张永忠，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31