碳复合砖在山西建邦集团高炉的应用生产实践

透气度
平均孔径 <1μm孔容积
mDa
μm %
0.63
0.238 80.44
6.08
0.175 95.33
119
---
435
---
铁水溶蚀指数 抗炉渣侵蚀性
室温 300℃ 600℃ 800℃ 原耐压强度 后耐压强度 抗 碱 性 强度变化率 体积膨胀率 外观
% %
0.31 1.56
17.34 16.21 14.27 13.78 76.00 79.93 +5.20 3.92 无裂纹
通才、建邦2#高炉设计方案
? 54 0 0
0000
炉皮拐点
7 25
碳 复合 风 口组 合 砖
9975 碳复合砖 上面标高 9250
546
碳复合砖
炭素 捣 打料 碳复 合 砖
30 0 0
3780
4 54
6 85
546
铁 口中心线 8250 渣口中心 线
碳复 合 铁 口组 合 砖
碳 复合 渣 口组 合 砖
44 44.56 +8.1 4.52 无裂纹
66.08 67.05 +2.38 5.84 无裂纹
评价
优(U)
优(U)
优(U)
差(C)
优(U)
碳复合砖 特点
碳复合砖保留了炭砖的高导热性 , 又具有陶瓷杯高 的耐压强度（常温 70MPa 以上）、良好的耐磨性、优 良的抗铁水溶蚀性（铁水溶蚀指数 <1.5 ％）、抗氧化 性等，对提高高炉运行的安全性，延长高炉使用寿命 具有重要意义。
Si含量
S含量 熟料比 矿 比 休风率 综合冶强 富氧率
%
% % Kg/t % t/t %
0.54
0.028 91.3 1.95 6.84 1.54 0
0.51
0.03 87.41 1712.8 4.66 1.93 1.5
0.5
0.03 89.52 1745.59 1.54 1.9 2.51
0.45
一、山西建邦集团简介
1、山西建邦集团是一家民营企业，集团公司总部位于山 西省侯马市北郊工业园区(侯马市归临汾市管辖），集团公司 下设三个分公司，分别是山西通才工贸有限公司（曲沃县） 、山西建邦集团铸造有限公司（侯马市）、山西汤荣机械制 造股份有限公司（侯马市）。公司员工5000余人，生铁产能
400万吨，其中铸造用球墨生铁和高纯生铁100万吨，炼钢生
焦丁比
2.98 10.5
煤比
68.23 132.3
燃料比
605.34 534.09 524.24 508 528 521
风温/℃
注：2012年7月13日点火投产
山西通才1860m3高炉生产指标
日期
2012-07 2012-08 2012-09 2012-10 2013-6 2013-7
日产量/
2353 3120 3133 3614 3835 3950
利用系数
1.81 2.40 2.41 2.78 2.95 3.04
焦比
534.1 391.29 380.84 357 369 373
碳复合砖在山西建邦集团 高炉上的应用实践
武会卿
山西建邦集团
2013年9月3日
内容提要
一、 山西建邦集团有限公司高炉配置情况 二、 碳复合砖在山西建邦集团高炉上的应用背景 三、 碳复合砖在山西建邦集团450m3、1860m3高炉上 的应用情况 四、碳复合砖在山西建邦集团高炉上的应用效果 五、几点建议
16.21
14.27 13.78 76.00 79.93 +5.20 2.92 无裂纹 优(U)
11.3
16.1
18.95
20.42 19.49
11.55
13.48 13.55 43.2 55.26 27.92 3.15 有裂纹 优
29.93 32.15 7.4 2.84 无裂纹 优(u)
44.25 58.6 33.77 1.66 无裂纹 优
0.029 85.41 1732 3.46 1.86 2.03
0.44
0.024 84.88 1717.75 6.48 1.85 3.94
0.46
0.031 90.31 1680 2.89 1.69 4.53
通才1860m3高炉设计方案
碳复合砖
微孔刚玉砖
刚玉莫来石砖
通才1860m3高炉炉底炉缸温度分布
台：带式烧结机360m2×1，步进式烧结机 90m2×2。
一、山西建邦集团高炉配置
1、山西通才工贸有限公司1#高炉有效容积380m3,设12个 风口，炉缸炉底采用碳砖+棕刚玉陶瓷杯结构，配4座 球式热风炉，空气单预热，风温1150℃； 2、山西通才工贸有限公司2#高炉和建邦铸造有限公司2# 高炉，有效容积410m3,设14个风口，炉缸炉底采用碳 砖+碳复合砖结构，配3座豫兴顶燃式热风炉，空气单 预热，风温1250℃； 3、山西通才工贸有限公司3#高炉有效容积1300m3,设22 个风口，炉缸炉底采用了高导热碳砖+微孔碳砖+碳复 合砖+陶瓷垫结构。配4座豫兴顶燃式热风炉+2座预热 炉，空气煤气双预热，助燃空气二次预热，全烧高炉 煤气，送风风温可达1350℃；
49 7 .5
2 76 8
49 3
7000
8°
4 58 . 5
10 6 4
铁口中心线 6220 炉皮拐 点
692
碳复 合砖炉底 碳复合 砖炉底 微孔模压炭 砖
5244 微孔 模压炭砖上面 标高
1 60 4
微孔模压炭 砖 微孔模压炭 砖
1 20 30 1 00 ? 76 0 0
微孔模压炭 砖
3640 微孔模 压炭砖下面标 高
氧化率
铁水熔蚀指数 平均孔经 ＜1μm孔容积 室温
%
% ㎜ %
0.9
0.31 0.238 80.44 17.34
18.06
28.19 1.081 53.4 4.96
0.99
19.42 0.121 76.08 12
2.42
13.65 0.232 73.69 6.55
300℃
导热 系数 600℃ 800℃ 原强度 后强度 强度变化率 体积膨胀率 抗碱 性 外观 评价 % % w/mk
R2750 粘土保护砖 粘土保护砖 R2625
230 345 345
微孔炭砖 50 炭素捣料 1250 1400 7313 炉壳拐点
? 18 0
421
7566 7165
微孔刚玉铁口组合砖
50
25 BFD-S9 120 80 炭素捣料
（400+1）×6＝2406
80
? 30 0
451
1996年后济源钢铁厂采用炭砖加陶瓷杯 炉底炉缸结构
通才1860m3高炉投产4个月后指标
名称 利用系数 入炉品位 单位 t/(m3·d) % 2012年10月 2.78 56 2012年11月1-18日 2.82 55.7
风 温
焦 比 煤 比
℃
Kg/t Kg/t
1307
356 143
1310
335 146
焦丁比
燃料比
Kg/t
Kg/t
9
508
8
489
陶瓷杯
碳复合砖与国内外几种炭砖性能的比较
单位 体积密度 显气孔率 耐压强度 透气度 g/cm3 % mpa mpa 碳复合砖 2.98 10.96 76.00 0.63 美国NMA 1.62 18.86 29.93 4.44 德国7RD－N 1.77 15.05 44.25 5.27 国内微孔炭砖 1.56 17 43.2 8.89
四、碳复合砖在山西建邦集团高炉上的 应用效果
山西建邦集团原有2座高炉，使用寿命仅3-5年左右，利用系数仅为 2.8~3.0。为改变这种状况，2007年在新建通才2#410m3高炉和建邦 2#410m3高炉时进行了认真的考察和分析比较和反复论证，认为由巩 义市第五耐火材料总厂研发的碳复合砖兼顾了炭砖优良的导热性和传 统陶瓷杯的抗铁溶蚀性、抗氧化性等，又克服了它们各自存在的不足， 特别是解决了炭砖存在的抗铁溶蚀性和抗氧化性差的问题及其设计的 新型结构对提高高炉下部的安全性、长寿命具有极好的作用，因此在 这两座高炉的下部采用了相同的结构和材料：炉底下部采用4层高导 热微孔模压炭砖，炭砖上部满铺2层碳复合砖，其余炉缸及风、铁、 渣口全部采用碳复合砖。经过6年的使用，以通才2#炉为例：利用系 数最高达 4.0 ，停炉检查炉缸区域基本还是原砖面，达到了非常好 的使用效果，目前这两座高炉运行状况良好。
碳复合砖与国内外陶瓷杯的比较
性 能 Al2O3 体积密度 显气孔率 单位 % g/cm3 % 碳复合砖 78.60 2.98 10.96 日本CRDBFAL 75.49 2.78 12.8 0.361 67 3.29 10 2.86 18 3.02 13 棕刚玉浇注 块 刚玉 莫来石砖 复合 棕刚玉砖
通才2#高炉运行指标
名称 利用系数 入炉品位 风 温 焦 比 煤 比 焦丁比 综合焦比 综合负荷 单位 t/(m3·d) % ℃ Kg/t Kg/t Kg/t Kg/t t/t 2008年 2.55 50.63 1136 476.41 133.07 9.8 590.71 2.97 2009年 3.36 56.65 1178 414.04 133 10.07 528.5 2.98 2010年 3.55 55.07 1137 407.69 134.46 23.82 534.31 3.26 2011年 3.59 54.9 1200 394.78 152.76 14.46 528.56 3.27 2012年 3.58 56.09 1211 378.85 162.05 11.67 517.83 3.31 2013年1—7 3.36 56.48 1180 366.82 153.78 14.94 501.8 3.34
三、碳复合砖在山西通才450m3、1860m3 高炉上的应用
1、山西通才2#410m3高炉，炉缸炉底采用微孔碳复合砖 ，2007年12月投产； 2、山西建邦铸造2#410m3高炉，炉缸炉底采用微孔碳复 合砖，2008年7月投产； 3、山西通才3#1860m3高炉，炉缸炉底采用微孔碳复合 砖，2012年7月13日投产；
铁300万吨。炼钢、轧钢产能 300万吨。
一、山西建邦集团生产配置
集团公司现有高炉5座。
2、山西建邦集团铸造有限公司450m3×1，230m3×1；带
式烧结机45m2×1，步进式烧结机 90m2×1。
3、山西通才工贸有限公司，位于曲沃县太子滩工业园区
，高炉3座1860m3×1，450m3×1，380m3×1 ；烧结机3
二、 碳复合砖在山西建邦集团高炉上 的应用背景
通过生产实践应用对传统炉底炉缸结构的认识： 1. 全炭结构中由于炭砖抗氧化性差，在冷却壁漏水时易出现烧穿的
危险，2005年3#高炉2#风口下漏水炉缸烧穿；
2. 炭砖的抗铁和抗冲刷性差，易出现象脚状侵蚀 3. 炭砖加陶瓷杯结构中的陶瓷杯使用效果没有想象中的好，使用寿 命仅1-3年，陶瓷杯侵蚀完后仍然存在全炭结构中存在的的问题
2.41 2.73
18.84 13.61
0-0.53 23.08
6.35 4.93 5.42 4.61
0.54 57
4.16 4.48 4.46 5.08 105 35.8 —66 17.0 松散
0-0.96 100
-5.03 --98.41 6.55 —93 31.86 无裂纹
导热 系数
W/mk
MPa MPa % %
四、碳复合砖在山西建邦集团高炉上的 应用效果
根据碳复合砖及其新型结构在通才2#和建邦2#炉上的应用成效， 2011年在新建1860m3高炉时决定仍然采用了类似的结构，该高炉2012 年7月13日投产， 3 个月已实现产月产11.8万 吨。经过1年多的生产 运行，目前高炉各项数据稳定：日产3900--4250d/t,焦比330360Kg/t煤比150Kg/t，风温1270℃,风压385KPa顶压220 KPa ，运行 正常。 从以上三座高炉使用情况显示出：采用碳复合砖材料和全碳复合 砖炉缸结构与水冷却系统形成了稳定的传热体系，碳复合砖优良的抗 铁溶蚀性和抗氧化性提高了炉缸的安全性，也大大延长了高炉的使用 寿命。以2#炉为例，从检查测定情况估算至少可用20年，比原结构多 用 15 年。 采用碳复合砖结构也具有较好的经济效益，主要在三个方面：该 结构比原结构炉缸有一定的扩容，约15%左右；有效延长高炉使用寿 命二倍以上，比原结构2次大Fra Baidu bibliotek投资节约3000万元以上；实际单位容 积产铁可提高二倍以上，具有极好经济效益和推广价值，前景广阔。
1996年前济源钢铁厂全炭炉底炉缸结构
微孔刚玉风口组合砖
665
11965 刚玉浇注料
BFD-S9 炭素捣料
10900
4677
风口中心线
400
878
缓冲泥浆 10022 753
639 刚玉浇注料
?5600 粘土保护衬 8769 刚玉浇注料
（99+1.25）×16＝1604
2 30
781
8200 铁口中心线