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高炉全炉役无护炉超13年背后的“功臣”

2021-05-28 08:27:22


01、炼铁界感谢并夸赞首个吃螃蟹者 近200家用户口碑胜过金杯银杯
  为坚决贯彻国家产能置换政策,淘汰小高炉,改建大高炉,2021年5月8日,山西建邦集团下辖的通才工贸有限公司(下文简称“建邦通才”)2号高炉安全熄火,实现停炉停产。
  经统计计算,该高炉自2007年12月投产至2021年5月停炉,全炉役无护炉安全运行13年4个月,单位炉容产铁高达每立方米17041吨,这一高指标不仅使该高炉成为我国高炉安全长寿、节能降耗的典范,而且刷新了国内高炉单位炉容产铁量的历史纪录,具有划时代的意义。
  据建邦集团高层透露,取得如此光荣业绩的原因,是因其敢于第一个吃螃蟹——该高炉是世界第一座在炉缸炉底采用碳复合砖砌筑的高炉。
  河南五耐集团实业有限公司(下文简称“五耐”)董事长张建武深有感触地说,五耐研发的碳复合砖成就了建邦2号高炉安全长寿的美名,首先应该感谢的是建邦集团总经理张锐,是他独具慧眼,敢于承担风险,大胆尝试采用别的高炉从未采用过的新型炉衬砖——碳复合砖。
  问君哪得胆如虎,惟有招数胸中埋!张锐为何有如此胆略,源于他与另一炼铁专家——建邦集团副总经理武会卿对传统碳砖侵蚀机理有深刻理解和他们对耐材选择具有前瞻性眼光,以及他们对安全长寿高炉衬砖的渴求,这才为碳复合砖在该高炉上的应用创造了宝贵的机会。
  生产实践证明,除了建邦领导的大胆拍板和碳复合砖的优异性能之外,再加上建邦通材炼铁操作人员的精细管理,三者相互作用,才使这座高炉创造了如此安全长寿的业绩。
  原来,该高炉炉底采用五耐生产的高导热碳砖,在此之上又砌了两层碳复合砖(炉底、炉缸、铁口、风口全部采用)。这种砖是五耐联合河南科技大学、北京科技大学研发的且荣获国家发明专利(专利号ZL01072055)和冶金科学技术奖的科技成果。其中就包括一项由赵永安、校松波、张灿星、张晓雷、张亚锋研发的“碳复合砖及其生产方法”成果,两项由赵永安、武会卿、张晓雷、李明欢研发的“安全长寿高炉炉底炉缸结构一、二”成果。该成果能在建邦通才2号高炉取得如此优良的安全长寿效果,证明其达到了国际先进水平。
  据武会卿介绍,该高炉停炉前炉缸炉底温度仍处于安全状态,若不是产能置换停炉,还能够继续安全生产若干年。其详细侵蚀情况待炉底炉缸解剖拆除后才能知晓,并作出最后结论。
  这座功勋高炉的一代炉龄长达13年4个月无护炉无大修,堪称奇迹!它与常规一代高炉5~8年大修一次相比,既节省了大量的维修费用和护炉费用,又减少了高炉后期护炉过程中的安全风险,使操作者安全无忧,放心生产。常规一代高炉如果算上高炉因炉缸烧穿而造成的大修、停产,加上铁产量损失和护炉费用,成本可高达近亿元。另外,从国外进口的同类碳砖每吨价格需3万元~4万元人民币,而五耐碳复合砖每吨价格才1万多元。目前全国已有近200座高炉采用了五耐碳复合砖,不仅取得了安全长寿的使用效果,而且为炼铁厂节约成本、降低消耗和维护费用立下了汗马功劳。事实证明,该产品不仅性能优于国外进口同类产品,而且经过了10余年在400立方米~3000立方米高炉上的使用,实践证明其完全可以替代进口产品,更可以在全国大高炉上广泛采用。
  国家安全生产监督管理总局安全生产技术专家、“高炉炉缸侵蚀诊断与结构安全预警”技术项目组负责人、东北大学博士生导师陈良玉教授认为,五耐的碳复合砖是目前国际上最好的炉缸炉底用砖,兼备了接近陶瓷的高抗铁水熔蚀性能和与碳砖等同的高导热性能——结厚自保护性能,可保证整体砌筑结构稳定性,并可有效克服传统的“陶瓷杯+常规碳砖”结构的稳定性差、铁水抗性差两大缺陷,是具有普及技术优势的新一代炉缸炉底用砖,对确保高炉炉缸炉底长寿与安全具有重大的技术意义。
  对碳复合砖的研发过程十分熟悉的全国知名炼铁专家、北京科技大学原校长杨天钧教授曾先后两次对这种碳复合砖作过下列高度评价:
  “碳复合砖是高炉炉衬耐火材料的一项重大革新”。
  “碳复合砖的研发和应用是具有自主知识产权的核心技术和技术集成,是高炉炉缸和炉底用耐火材料的重大革新,有力地推动了高炉安全长寿技术的跨越式发展。”
  中冶赛迪集团原总工程师、中国中冶集团炼铁工程技术首席专家伍积明指出:“碳复合砖是一种更加适合高冶炼强度的高炉炉缸炉底安全生产的材料,抗铁、抗氧化、抗锌、抗热应力等关键指标更适应高炉实际工况的要求”。
  02、炼铁人对安全长寿的渴望 成为五耐人的不懈追求
  高炉的安全和长寿是炼铁界的梦想,寻求一种能真正满足高炉炉缸、炉底安全长寿的耐火材料,是几代炼铁人的期盼。
  在炼铁生产中,高温冶炼条件和熔融流动的铁水极易对炉缸砖衬造成损伤。几乎年年都有炉缸烧穿的严重事故发生,让高炉操作与管理者提心吊胆,一旦炉缸炉底温度升高异常就有恐惧袭来、坐卧不安之感,身心倍受折磨与煎熬。因此,提高炉缸炉底砖衬的抗损伤能力,是炉缸炉底长寿和安全生产的最重要的技术关键。可是在高炉高温、腐蚀、冲刷、磨损、破损条件下,如何提高炉缸炉底砖衬的抗损能力,成为提高炉缸安全性实现高炉长寿的重大问题。
  五耐创新研发的碳复合砖既吸收了优质碳砖和陶瓷杯的优点,又克服了其缺点,完全可以代替传统碳砖和陶瓷杯用于高炉炉缸炉底,而且在全国近200座高炉上推广应用均取得了安全长寿的使用效果。
  通常高炉炉缸炉底安全长寿对耐材有下列要求:抗渣铁侵蚀、抗氧化、抗水蒸氧化,较高的导热性、较低的膨胀性、较高的抗磨损性、较高的抗热应力强度,抗锌侵蚀能力强,泥浆有较高的粘结强度与施工性能,捣打料有较高的导热性与施工长寿。
  据五耐总经理张佳磊介绍,五耐碳复合砖之所以能够满足上述要求,皆采取下列措施制造:一是选用优质的电熔刚玉和低比电阻的炭素材料,严格控制原料中的R2O等杂质;二是严格控制粒度分布,引入超微细粉,通过基质细粉预混合,使各粉料混合分散均匀,避免团聚,达到成分均匀一致;三是采用多元添加剂,利用它们的分解相变和原位反应,产生微体积膨胀,既有利于形成微孔,又有利于抗氧化性和强度的提高;四是采用与炭素原料润湿性好的树脂结合剂;五是控制加料顺序和混练时间,避免偏析;六是通过适当困料和成型过程中的间断打击,有利于中途排气,避免弹性后效而产生层裂;七是采用2500吨全自动液压成型机高压成型,提高砖坯质量;八是采用温度均匀的连体窑,在不低于1600℃下埋碳高温烧成并长时间保温,以利于碳化物原位反应的发生、完成和烧结致密化,提高制品的强度和形成微孔结构。良好的原料和合理的工艺才能生产出优质的产品,碳复合砖的性能指标从理论上完全满足了炉缸对内衬材料的工况要求,实践结果也证明了这一点。
  03、建议五耐建长寿炉缸砖展览馆 让碳复合砖造福更多炼铁高炉
  建邦通才对2号高炉做了总结分析后认为,采用五耐碳复合砖结构可产生下列4个方面的效益:一是比传统结构炉缸有一定的扩容(炉缸砖衬可以薄一些),炉容可扩大15%左右;二是实际单位容积产铁可提高2倍以上;三是铁口炮泥用量比常规减少15%~20%(铁口内炉墙侵蚀少,泥包小);四是节省了大修和护炉费用。
  建邦人建议,希望五耐人能将此高炉炉缸认真做破损调查,并将炉缸炉底碳复合砖拉回五耐建一个长寿炉缸砖展览馆,让更多的炼铁人与耐材人士更深入详细了解,让专业人员系统研究分析碳复合砖长寿机理,并不断优化结构设计,从而使其在我国炼铁高炉上得到更广泛推广应用,为炼铁高炉安全节能高效做出更大贡献。


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