现代高炉长寿技术PDF电子书下载

1 高炉长寿技术发展现状 1

1.1 现代高炉的主要技术特征 1

1.1.1 精料 4

1.1.2 高风温 7

1.1.3 富氧喷煤 8

1.1.4 高炉大型化与长寿化 9

1.1.5 节能减排与环境清洁 22

1.1.6 高炉自动化与智能化控制 23

1.2 国内外长寿高炉实绩 23

1.3 延长高炉寿命的意义和作用 27

参考文献 29

2 高炉内衬与冷却器破损机理研究 30

2.1 高炉内衬破损机理 30

2.1.1 炉缸炉底内衬破损机理 30

2.1.2 炉腹至炉身内衬破损机理 49

2.1.3 炉身中上部内衬破损机理 61

2.1.4 高炉内衬侵蚀机理研究方向 61

2.2 高炉冷却器破损机理 62

2.2.1 铸铁冷却壁破损机理 63

2.2.2 球墨铸铁冷却壁破损机理 64

2.2.3 钢冷却壁破损机理 66

2.2.4 铜冷却壁破损机理 67

参考文献 68

3 现代高炉长寿技术理论研究 69

3.1 高炉炉缸液态渣铁流动现象 71

3.1.1 高炉中的渣铁液体运动 71

3.1.2 炉缸炉底液态渣铁流动的数值研究 73

3.1.3 炉缸渣滞留量的数值模拟 79

3.1.4 小结 86

3.2 高炉炉缸炉底传热学研究 87

3.2.1 模型概述 87

3.2.2 高炉炉缸炉底物理模型的建立 87

3.2.3 高炉炉缸炉底数学模型的建立及离散化 88

3.2.4 边界条件和初始条件的处理 90

3.2.5 凝固潜热的处理 93

3.3 高炉炉缸炉底设计结构的评析 94

3.3.1 “传热法”和“隔热法”炉缸炉底结构分析 95

3.3.2 影响高炉炉缸炉底寿命的其他因素 105

3.4 不同炉缸炉底内衬结构的温度场研究分析 109

3.4.1 炉缸侧壁采用全石墨砖结构的分析 109

3.4.2 炉缸侧壁采用全大块炭砖结构的分析 110

3.4.3 炉缸侧壁采用热压炭砖（NMA+NMD）结构的分析 110

3.4.4 炉缸第2段冷却壁的分析 110

3.4.5 炉底采用石墨砖＋D级大块炭砖＋陶瓷垫结构的分析 114

3.4.6 炉底采用石墨砖＋超微孔炭砖＋微孔炭砖＋陶瓷垫结构的分析 114

3.4.7 炉缸炉底侧壁NMA砖使用区域的分析 115

3.5 高炉炉缸炉底结构优化设计研究 116

3.5.1 炉缸炉底设计结构对侵蚀的影响 116

3.5.2 “扬冷避热型梯度布砖法”炉缸炉底设计结构 120

3.5.3 “扬冷避热型梯度布砖法”在新建大型高炉设计中的应用 121

3.5.4 炉缸炉底热电偶布置优化设计 123

3.6 炉缸死焦柱对炉缸排放及炉缸炉底内衬侵蚀的影响 125

3.6.1 不同死焦柱状态对炉缸透液性影响的物理模拟 125

3.6.2 炉缸死焦柱受力数学模型建立及浮起高度影响因素研究 131

3.6.3 死焦柱状态对炉缸炉底侵蚀的影响 137

3.7 高炉煤气流运动的计算分析 139

3.7.1 高炉煤气流对高炉操作及高炉长寿的影响 139

3.7.2 高炉煤气流模型 140

3.7.3 高炉块状带内的煤气流计算分析 142

3.7.4 料面倾斜角度对煤气流的影响 142

3.7.5 料面形状对煤气流的影响 143

3.7.6 料面炉料种类对煤气流的影响 144

3.7.7 平台宽度对煤气流的影响 145

3.7.8 矿石和焦炭安息角对煤气流的影响 146

3.7.9 炉料粒径大小对煤气流的影响 147

3.7.10 高炉下部煤气流分布计算 147

3.8 高炉冷却壁温度场及应力场计算分析 149

3.8.1 冷却壁计算数学方程 149

3.8.2 凸台冷却壁研究 156

3.8.3 镶砖冷却壁状态分析 163

3.8.4 炉缸冷却壁的长寿设计 167

3.9 高炉冷却板及炉衬温度场计算分析 171

3.9.1 冷却板及炉衬的传热物理模型 171

3.9.2 冷却板及炉衬传热的数学模型 171

3.9.3 冷却板及炉衬各参数对温度场的影响 173

3.9.4 高炉冷却板及炉衬在炉况异常情况时的温度及热量变化 177

3.9.5 板壁结合结构高炉炉衬温度场计算分析 183

参考文献 191

4 高炉内型 193

4.1 高炉内型的发展过程 193

4.2 高炉内型对高炉冶炼过程的影响 199

4.2.1 高炉冶炼过程的技术特征 199

4.2.2 高炉内部的解剖研究 200

4.2.3 高炉内型对高炉冶炼进程的影响 204

4.3 高炉内型参数 206

4.4 高炉内型设计 208

4.4.1 高炉合理内型的设计原则 210

4.4.2 高炉内型的设计方法 211

4.4.3 高炉内型设计优化 215

4.5 现代高炉内型设计 232

4.5.1 现代高炉内型的发展趋势 234

4.5.2 炉缸内型设计 239

4.5.3 炉腹内型设计 241

4.5.4 炉腰内型设计 243

4.5.5 炉身内型设计 245

4.5.6 炉喉内型设计 247

参考文献 249

5 高炉炉缸炉底冷却与内衬结构 251

5.1 高炉炉缸炉底内衬结构 251

5.1.1 炉底结构 253

5.1.2 炉缸结构 255

5.1.3 铁口和风口结构 256

5.1.4 目前世界上几种典型的炉缸炉底内衬结构设计体系 256

5.2 高炉炉缸炉底用耐火材料 268

5.2.1 炉缸炉底碳质材料的选用 270

5.2.2 炉缸炉底陶瓷质材料的选用 271

5.2.3 风口铁口用耐火材料的选用 271

5.3 高炉炉缸炉底冷却结构 271

5.3.1 炉底冷却结构 272

5.3.2 炉缸冷却结构 272

参考文献 273

6 高炉炉腹、炉腰及炉身冷却和耐火材料内衬结构 274

6.1 高炉炉腹、炉腰、炉身寿命影响因素分析 275

6.1.1 高温煤气和渣铁冲刷 275

6.1.2 高热流强度及热冲击 275

6.1.3 碱金属和锌的破坏作用 278

6.2 高炉炉腹、炉腰、炉身冷却结构 278

6.2.1 密集式铜冷却板结构 280

6.2.2 铜冷却板与铸铁冷却壁结合的结构 281

6.3 高炉炉腹、炉腰、炉身内衬结构 282

6.4 高炉炉腹、炉腰、炉身用耐火材料 282

6.4.1 高铝砖 282

6.4.2 黏土砖和磷酸浸渍黏土砖 283

6.4.3 碳化硅砖 284

参考文献 287

7 高炉冷却器 288

7.1 高炉冷却器的功能和作用 288

7.2 冷却器的结构形式 291

7.2.1 冷却板 291

7.2.2 冷却壁 294

7.2.3 板壁结合结构 295

7.3 冷却壁技术的发展 298

7.3.1 国外冷却壁的发展 298

7.3.2 国内冷却壁的发展 302

7.4 高炉炉体冷却结构 305

7.4.1 炉底炉缸冷却结构 306

7.4.2 炉腹、炉腰和炉身冷却结构 310

7.5 现代高炉冷却器设计 314

7.5.1 高炉冷却器设计的理论基础 314

7.5.2 合理炉体冷却结构的选择 317

7.5.3 确定冷却壁结构参数的设计原则 319

7.5.4 冷却壁的研究方向 320

7.6 现代高炉冷却壁的技术创新 321

7.6.1 冷却壁本体允许的长期工作温度 322

7.6.2 铸铁冷却壁 322

7.6.3 钢冷却壁 326

7.6.4 铜冷却壁 327

7.7 高炉铜冷却壁的开发与应用 329

7.7.1 铜冷却壁技术的发展 329

7.7.2 铜冷却壁的技术优势 330

7.7.3 铜冷却壁的应用 332

参考文献 335

8 高炉冷却系统 337

8.1 高炉软水密闭循环冷却系统 340

8.1.1 软水密闭循环冷却系统设计 341

8.1.2 软水密闭循环冷却系统工艺流程 356

8.2 高炉冷却系统应用实例 365

8.2.1 宝钢高炉炉体冷却系统改造与优化 365

8.2.2 沙钢5800m3高炉炉体冷却系统 371

8.2.3 武钢1号高炉联合软水密闭循环冷却系统 372

8.2.4 首秦1号高炉炉体冷却系统 374

参考文献 376

9 高炉炉体自动化监测与控制技术 377

9.1 高炉炉体自动化监测技术 377

9.1.1 高炉自动化监测技术的发展现状 377

9.1.2 高炉冷却系统与冷却器的在线监测 379

9.1.3 高炉耐火材料内衬侵蚀破损监测 381

9.1.4 高炉内部状况的监测 387

9.2 高炉炉缸炉底内衬侵蚀的在线监测 398

9.2.1 炉缸炉底常用侵蚀监测方法分析 398

9.2.2 离线侵蚀监测 400

9.2.3 在线侵蚀监测模型的开发 403

9.2.4 在线侵蚀监测模型的应用 405

9.3 高炉炉体热负荷在线监测系统的开发 408

9.3.1 水温及流量监测系统开发中需解决的问题 408

9.3.2 冷却水温及水流量的测量方式 409

9.3.3 首钢高炉不同部位炉体热负荷有线和无线采集通讯系统建立 417

9.3.4 首钢高炉炉体热负荷在线监测预警软件的开发 422

9.3.5 首钢高炉炉体热负荷在线监测系统的应用实践 425

9.4 高炉炉墙传热数学模型的应用 427

9.4.1 “正问题”模型 427

9.4.2 数学模型的离散与求解 429

9.4.3 “反问题”模型 433

9.4.4 高炉冷却壁挂渣厚度的在线监测 435

参考文献 439

10 延长高炉寿命的操作与维护技术 441

10.1 延长高炉寿命的操作技术 441

10.1.1 精料是高炉长寿的基本条件 442

10.1.2 高炉顺行是高炉长寿的重要保障 447

10.1.3 炉料分布与控制是高炉长寿的重要措施 448

10.1.4 合理煤气流分布是高炉长寿的核心技术 452

10.1.5 活跃炉缸工作是高炉长寿的关键环节 456

10.1.6 合理控制炉体热负荷是高炉长寿的必要条件 460

10.2 延长高炉寿命的炉体维护技术 464

10.2.1 高炉炉体维护技术 464

10.2.2 高炉炉体热负荷的监测与控制 473

10.2.3 含钛物料护炉技术 479

10.2.4 高炉炉体内衬修复技术 486

10.2.5 高炉炉缸炉底与铁口、风口的维护 491

10.2.6 高炉冷却器的修复 497

10.3 首钢高炉炉役末期炉缸炉底工作状况的监测与研究 503

10.3.1 首钢1号高炉炉缸冷却壁水温差变化特点 504

10.3.2 首钢3号高炉炉缸冷却壁水温差变化特点 506

10.3.3 首钢1号与3号高炉炉缸热流强度对比 509

10.3.4 首钢1号高炉炉缸水温差及热流强度变化的影响因素与原因分析 510

参考文献 524

11 现代高炉长寿技术的应用实践与发展方向 526

11.1 国外高炉长寿技术应用实践 526

11.1.1 日本鹿岛3号高炉 528

11.1.2 日本千叶6号高炉 535

11.1.3 康力斯艾莫伊登厂（原荷兰霍戈文公司）高炉 545

11.2 国内高炉长寿技术应用实践 548

11.2.1 宝钢高炉总体概况 548

11.2.2 宝钢3号高炉 553

11.2.3 武钢5号高炉 560

11.2.4 首钢4号高炉 567

11.2.5 首钢1号、3号高炉 570

11.3 现代高炉长寿技术的发展方向 579

参考文献 581