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新日铁目前生产中的高炉有9座，与上世纪70年代中期相比，高炉数量减少了一半。当时已开始建内容积超过5000m3级超大型高炉。在这期间，为降低整个生产成本，因此越来越强调提高每座高炉的生产灵活性、高炉长寿化、省力化和缩短大修工期等，开发了相应的技术装备，并应用于实际。在这一背景下，采用了一些新技术，如利用高炉大修的机会扩大炉容、提高碳砖质量延长炉缸壁寿命、采用铜制立式冷却壁延长炉身寿命、出铁场作业的机械化操作和采用大构件施工法缩短大修工期等，由此大幅度地提高了高炉的功能和寿命，并最大限度地减小大修时产量的下降。 日本的高炉技术以上世纪70年代前期建的4000m3级大型高炉为代表，在经济快速发展时期，随着对钢铁生产需求的扩大而快速发展。其后，由于石油危机、日元升值、泡沫经济的繁荣和崩溃，尤其是一些国家近年来对钢铁需求旺盛等因素，因此在钢铁产业结构瞬息万变中，对高炉设备的要求变为以提高控制性、节能、省力化、对各种原燃料的适应性、高炉长寿化等进一步降低整个生产成本和提高产量的灵活性为主。为应对这些要求，新日铁开发了各种设备技术，在高炉大修时应用了这些新技术。 目前，新日铁生产中的高炉有9座(包括北海制铁室兰厂的2号高炉在内)，与上世纪70年代中期相比，高炉数量减少了一半。在这种情况下，为应对经济形势变化而产生的对钢铁需求迅速增大的要求，因此在高炉大修时逐渐扩大炉容，大幅度提高了每座高炉的生产灵活性和能力。为降低扩容大修费用，因此在不对设备进行大规模改造的范围内，主要是进行扩大炉径的改造，炉的高度基本不变。从新日铁高炉操作结果来看，在炉内容积一定情况下，高度低、炉径大的高炉在透气性方面具有优势，有利于提高出铁量。
9 W0 f6 L6 c: h% Y! G; L新日铁结合高炉大修，对控制高炉寿命的部位———炉缸部和炉身部采取了长寿命化措施，结果，随着操作技术的提高，延长了高炉的寿命，没有降低高炉的利用系数。 从新日铁高炉的实际炉龄和利用系数来看，上世纪70年代左右停炉的高炉寿命在5～7年，其后逐渐延长至10年、12年，最近停炉的高炉寿命在保持高利用系数的情况下，寿命延长至15年左右。最近停炉的高炉的累计出铁量达到了10000～12000t／m3。
作为炉缸部长寿命化措施，就是强化冷却和提高碳砖的材质。在炉缸侧壁部出铁口下部侵蚀最严重的部位采用了冷却强化型铸铁立式冷却壁和铜制立式冷却壁，同时降低冷却时的温度。
2 \" W0 `9 _/ c) T" H- W另一方面，对于炉缸部的冷却，采用2段冷却和环形冷却方式等，由此可调整冷却能力，防止因过度冷却而造成炉缸中心死料柱的钝化。对于炉缸耐火材料，采用了碳砖＋内嵌陶瓷的方式。- I$ \, V2 u3 P! v. s- h
使用碳砖的目的主要是提高耐火材料的传热效率和耐铁水的侵蚀性，从而延长炉缸寿命。1965年开发的BC－5耐火材料的寿命仅有5～10年，将耐火砖的气孔径细化后的CBD－2的寿命达到了15年，而且采用改进的CBD－2RG，寿命超过了15年。
- Q+ A! R4 G) x+ G) S, e2 w" i' I: }# f自1994年君津制铁所2号高炉(第三代炉役)大修以后，在高炉大修时采用了对CBD－2RG进行改进的CBD－3RG。该碳砖的特征是将砖的材质由无烟煤替换成人造石墨，使材质变得均匀，既保持了气孔径的细小和耐铁水的侵蚀性，又提高了砖的传热性。尤其是在最近进行大修的君津制铁所4号高炉(第三代炉役)和大分制铁所2号高炉(第三代炉役)上采用了耐蚀性比CBD－3RG大幅度提高的CBD－GT1(添加TiC的碳砖)。/ ^2 S. u7 k3 y& x3 \. ^
新日铁在高炉停炉冷却后对炉缸侧壁部碳砖的砖芯进行了取样，对耐火材料的使用情况进行了评价。广制铁所4号高炉(第二代炉役)使用了BC－5，在炉内工作面能看到大约300mm的脆化层。后来，在室兰制铁所2号高炉(第一代炉役)使用了减小砖气孔径的CBD－2，在炉内工作面只出现大约100mm粉化，脆化层减少了。目前，采用进一步改善碳砖质量的高炉正处在生产中，由此可以期待通过减小气孔径等来大幅度提高炉缸寿命。
2 ^" j5 c, K& h; E+ O; u% w根据上述强化冷却和提高碳砖材质的效果推测碳砖损毁量的结果可知，如果炉缸侧壁耐火砖的残余厚度达到400mm仍可进行生产，炉缸寿命有望达到25年左右。 新日铁自1969年从原苏联引进了铸铁立式冷却壁以来，为提高其耐用性进行了各种改善。引进当初频繁发生立式冷却壁管破裂现象，高炉寿命仅有5年左右。通过对立式冷却壁的芯体进行取样和解体调查，推测立式冷却壁的损毁是因炉内热负荷变化造成铸铁母材劣化和脱落所致。因此，将材质由FCH更换为FCD。冷却系统由自然循环更换为冷纯水强制循环方式。尤其是通过缩短管间距、设置转角管和设置背面蛇管等方式来强化冷却。 第4代立式冷却壁在冷却壁中浇铸了耐火砖，形成了“冷却壁＋耐火砖”的薄壁一体化结构，无需砌耐火砖，同时可将高炉生产中的炉形状变化抑制在最小，从而稳定操作。最近，又对这一想法进一步提升，为达到炉壁薄和长期稳定保持生产高炉形状的目的，在最近进行高炉大修的君津制铁所4号高炉(第三代炉役)和大分制铁所2号高炉(第三代炉役)上采用了铜制立式冷却壁。 在炉身部采用铜制立式冷却壁时，根据热传导率的解析结果，进行了在线耐磨损试验，结果确认在耐磨损方面没问题。根据三维正常传热解析，假设炉内温度1200℃，冷却壁工作前端的最高温度大约200℃，与以往的铸铁立式冷却壁的760℃相比，温度大幅度下降。结果可以推测铜制立式冷却壁的母材强度处于冷却壁可承受的温度水平。 在线磨损试验的方法为，保护气氛温度220℃、载荷由Janssen公式求出、根据装入物的下降速度设定试样的旋转次数。根据此次试验，推测炉内的平均磨损量为0．17mm／a，按照25年进行换算，为每年在5mm以下，由此可以认为铜制立式冷却壁在耐磨损方面没问题。 根据炉身部寿命的推测结果可知，采用冷却强化型第4代铸铁立式冷却壁时，在点火后，20年损毁才到达立式冷却壁管表面，表明寿命在20年左右。另一方面，采用铜制立式冷却壁时，由于工作面温度进一步下降，可保持冷却壁管的机械强度，使损毁速度变得极小，因此它有望达到25年以上的超长寿命。 | 
发表于 2008-2-10 12:58:15
楼主
发表于 2008-2-15 22:26:54