DOI:10.3969/j.issn.l006-110X.2021.01.002
张啟龙张俊杰张非王春龙"，曹英杰2
(1.中天钢铁集团有限公司，江苏213013；2.中冶京诚工程技术有限公司，北京100176)
［摘要］本文对中天钢铁8号150m3高炉生产中岀现的炉底板上翘、冷却壁损坏等问题进行了分析和探讨。结合生产实践和国内同类型高炉的设计经验，针对上述问题采取了一系列改进措施，如双层炉底板密封结构、厚壁改为薄壁炉衬结构、改进炉体冷却系统、完善炉体检测手段等。有效解决了第一代炉役中岀现的问题，为高炉下一代炉役的安全、高效生产打下了坚实的基础。 ［关键词］高炉；冷却壁；冷却结构；炉底板
Revamping design characteristic of Zenith8#1580m3blast furnace ZHANG Qi-long1,ZHANG Jun-jie1-ZHANG Fei1-WANG Chun-Ion,^and CAO Ying-jie2
(1.Zenith Steel Group Co.Ltd.,JIANGSU213013;
2.Capital Engineering&Research Incorooratiou Ltd,BEIJING100176)
Abstract In this paper,analysis and discussion are made on the problems such as furnace bottom plate up-warping and cooling stave damage in the production of Zenith8#1580m3BF.Aim at these questions,combined with production practice and domestic design experience of the same type of blast furnace,a series of improvement measures have been taken,such as double furnace bottom plate sealing structure,changing thick wall into thin wall lining structure,improving furnace body cooling system and detection means.Effectively solved the problems in the first generation of furnace service,and played a safe and efficient role in the next generation of furnace service.
Key words blast furnace,cooling stave,cooling structure,furnace bottom plate
L »叶
R o d 0引言
中天钢铁8号高炉炉容为1580m3，于2012年
软水密闭循环系统+工业水开路系统，炉顶采用串
罐无料钟炉顶设备，双矩形出铁场，配备三座旋切
顶燃式热风炉，水渣采用底滤工艺。高炉投产2年
左右炉壳开始上涨，炉底板上翘，到2018年炉底板
上翘180mm左右，从安全角度考虑，公司决定于
2018年年底停炉大修。本次大修改造，在炉壳利旧
的基础上，对炉底板结构进行改进，将厚壁炉衬结
构改为薄壁结构，冷却壁全部更换，炉体耐材重新
砌筑。本文结合高炉生产中存在的问题，对本次高
炉炉体大修改造进行全面的介绍。
1炉底板结构改进
收稿日期:2021-01-05
作者简介：张啟龙(1785-)，工程师，主要从事高炉生产和技术管匚2
理工作。
1.1炉底板原结构
高炉原设计采用单层炉底封板，如图1所示,
炉底封板下方设置一层200mm高的工字钢，炉底
水冷管放在炉底封板上面，炉底封板与工字钢焊接
固定。高炉停炉前炉底板上翘情况如图2所示，炉
底板与工字钢脱开，径向深度2000mm左右，纵向
高度180mm左右。
图1原设计炉底板结构图
炉底改进措施
为了增加炉底封板的稳定性，采用双层炉底板结-4-心〈钢铁冶炼
〉
中天钢铁8号1 580 m 3高炉改造设计特点
图2高炉停炉前炉底板上翘情况
构，将原炉底板拆除，更换的炉底板与原基础预埋件
重新焊接，适当扩大塞孔焊的孔径，以增加炉底板与 工字钢的焊接强度；其次，下层炉底板上设置耐热混
凝土基础，基础上方铺设工字钢，炉底工字钢上部再 设置一层密封板，密封板与炉壳采用柔性连接，起到 密封煤气的作用；此外，为了进一步防止炉底板上翘, 在高炉基础周围埋设90个M48螺栓，螺栓穿过圆周
环板固定连接。改造后的炉底板结构如图3所示。
自高炉大修投产1年多以来，炉底板没有发生 变形，并且对本厂的9号、10号高炉也采用了类似
的加固处理措施，炉底板上翘现象得到了有效抑制。
表1改造前后高炉内型参数对比
炉腹角/°
炉身角/°
炉腰直径/mm
高径比
改造前79H95
82H6910 4302H1改造后
76H73
82H35
10 960
2H64
部采用铸钢冷却壁，炉身中、上部采用球墨铸铁冷却
壁，冷却壁上部带凸台，以便于支撑砖衬。高炉投产
不久便出现冷却壁凸台损坏的情况，从拆炉情况看,
冷却壁凸台磨损严重且有开裂的现象，如图4所示。
与球墨铸铁冷却壁相比，铸钢冷却壁具有延伸 率高、抗拉强度大、熔点高、抗热冲击性强的优点；
此外，由于壁体材质与冷却水管相近，冷却水管无 需采取特殊的防渗碳处理，这就消除了铸铁冷却壁
的防渗碳层，因此，铸钢冷却壁的整体导热性能较 好，有利于冷却壁热面渣皮的形成。鉴于铸钢冷却
高炉壁在该高炉上的应用效果，本次大修炉腹、炉腰、炉 身下部仍采用铸钢冷却壁。但是，由于钢液温度高,
铸造过程中冷却水管易发生变形和熔化穿透，因 此，制造时需要严格控制生产工艺。
图4炉身中部铸铁冷却壁破损情况
2炉体结构改进
2.1炉衬结构
高炉原设计为厚壁炉衬结构，冷却壁热面砌筑
一层厚度为345 mm 的耐火砖，为了支撑砖衬，炉身 中部冷却壁采用了带凸台的结构，但是，在生产过程 中，炉身下部砖衬很快脱落，而凸出到炉内的冷却壁
凸台受高温煤气流及炉料的冲刷而损坏，凸台的存
在也影响了煤气流的分布，对高炉操作造成影响。
因此，本次大修，将炉体改为薄壁炉衬结构，采
用耐火砖更加稳定的镶嵌形式，热面不再砌筑耐火
砖。高炉内型采用薄壁炉型，将炉腰直径扩大，适当 降低高径比，增加通过炉腰的煤气量，利于产量的
提高；同时，减小炉腹角和炉身角，炉腹角减小有利 于煤气流的上升以及炉腹冷却壁渣皮的稳定，炉身
角减小利于炉料的下降和高炉的顺行山。改造前后
高炉内型参数对比见表1。
2.2冷却结构
本次大修，为了适应炉料下降过程中体积的变 化，改造后炉体采用变炉身角的冷却结构，并且取 消冷却壁凸台，将原砌砖结构改为镶砖冷却壁结
构。改造后各部位的冷却结构具体如下：
（1） 炉底、炉缸第1〜5段冷却壁采用光面灰铁
冷却壁，材质选用HT150，取消原铁口区域的铸铜
冷却壁。
（2） 炉腹至炉身下部第6~11段冷却壁为满镶 砖铸钢冷却壁，材质选用ZG230-450。
（3） 炉身中、上部为满镶砖球墨铸铁冷却壁，材质 选用QT400-20，冷却水管全部采用四进四出结构。
（4） 炉喉钢砖采用两段式结构，下部为水冷钢 砖，上部为无水冷钢砖，材质为铸钢。
3炉体耐材结构改进
3.1炉底、炉缸耐材结构
原设计采用复合炉底、炉缸结构，炉底满铺5
原冷却壁为四进四出结构，炉腹、炉腰、炉身下
层大块炭砖，总厚度2 000 mm 。再往上砌筑两层刚
皿〈钢铁冶炼〉皿-5
-
玉质陶瓷垫，总厚度800 mm 。炉缸炭砖热面砌筑小
块陶瓷杯，为嵌入式结构。
由于炉底板变形严重，炉底、炉缸的耐材也会 错位变形，因此，本次改造将炉底、炉缸耐材全部更 换。从近些年的高炉拆炉情况来看，炉底炭砖基本 不会侵蚀，本厂其它高炉的拆炉情况也是如此，此
夕卜，为了双层炉底板结构的需要，将原来的5层大 块炭砖改为4层，减小炉底厚度。改造后：最下层炭 砖满铺1层国产半石墨炭块，其上满铺2层国产大
块微孔炭砖，最上层满铺1层国产大块超微孔炭 砖，炉底炭砖总厚度~1 600 mm 。炉底炭砖上方砌筑 两层防漂浮大块莫来石陶瓷垫。
铁口及以下炉缸区域环砌大块超微孔炭砖，死
铁层和铁口区域的炭砖局部加厚，铁口上部环砌大
块微孔炭砖；炉缸炭砖内侧砌筑大块陶瓷杯，以增 加陶瓷杯的稳定性；风口、铁口组合砖采用大块结
构，减少砖缝，从而降低碱金属等有害元素渗入砖 缝的可能。
风口处采用密封新技术*2+: —是，在风口大、中 套上设置灌浆孔，当风口区域出现缝隙时可通过灌
浆孔进行灌浆；二是，风口设备与组合砖之间上下
缝隙差异化设计，以避免风口设备上翘；三是，在风 口组合砖下部加设铜板，以防止碱金属等有害元
素、风口设备漏水对炭砖和炭素捣料的侵蚀。
3.2炉腹及以上耐材结构
为了提高耐材砌筑结构的稳定性，改造后采用
冷镶砖工艺。其中，炉腹至炉身下部区域工作条件 恶劣，热负荷高，米用氮化硅结合碳化硅砖，该种耐 材具有良好的耐碱侵蚀性、抗氧化性、耐磨性、高导
热性、抗热震性；炉身中、下部冷却壁的热面镶嵌焙 烧微孔铝炭砖；炉身上部冷却壁热面镶嵌磷酸盐浸
渍粘土砖，以抵抗炉料的磨损及煤气流的冲刷。
4炉体冷却水系统改进
炉体冷却设备的检漏是高炉生产中的重要工 作。冷却壁一串到顶的连管形式对高炉配管及检修
摄空间较为有利，但是，不利于纵向分区调水。纵向分
区冷却可以实现分区调水功能，但是管路较为复
杂，不利于冷却壁的查漏检修。
经过综合考虑，本次大修冷却壁仍采用一串到
顶的连管形式。为了便于冷却壁的检漏，在第6~9 段冷却壁之间的连管上安装三通球阀，并且在连管
的上下方各设置一个DN25的二通阀门；一方面可
以排气、测温，另一方面，当冷却壁查出漏水时，可
以将漏水的通道切换为工业水冷却。高炉大修后，
冷却壁的查漏及改水工作得到了极大改善。改造后 的炉腹至炉身下部冷却壁阀门设置如图5所示。此
外，为了应对炉役后期铁口区域热负荷升高，在铁 口区冷却壁附近设置了备用高压工业水管路，以方 便及时切换。
5炉体检测系统改进
随着高炉检测手段的丰富，高炉“可视化”程度 逐渐增加，为生产操作提供了便利。改造后主要采 取了以下检测手段：
（1） 适当增加炉缸、炉底在炉衬和冷却壁上的 热电偶，满足炉役后期炉缸侵蚀模型的需求。根据
炉缸的侵蚀特点，在炉缸象脚区密集布置热电偶， 并在炉壳上设置温度检测。
（2） 炉顶设置热成像仪，取代了原来的红外摄
像仪，炉顶料面观察更加清晰。
（3） 炉喉设置十字测温，能够直观反映炉顶中
心、边缘的温度，给布料操作提供依据。
（4） 炉缸安装水温差检测设施，主要监控铁口 及其附近区域，能够指导高炉维护，利于高炉安全 生产。
6结语
本次高炉改造，通过对上一炉役炉壳上涨、炉
底板上翘原因的分析，结合生产实践和国内同类型 高炉的设计经验，优化改进了底板密封结构，有效解 决了炉底板上翘的问题。此外，对炉体结构、炉体水
系统、炉体检测等进行了相应优化和改进。投产后的
生产实践证明，本次高炉改造达到了预期效果，为高 炉下一代炉役的安全、高效生产打下了坚实的基础,
也为其他高炉的改造提供了良好的借鉴。
参考文献
［1］项钟庸，王筱留•炼铁工艺设计理论与实践R ］北京：冶金工业出
版社，2009, P303-305.
22王春龙，祁四清等•国内中小高炉炉体升级改造设计及研究［•天
津冶金.2929（2）.
-6 - 心〈钢铁冶炼〉
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