文震张济贺李宏玉

（柳州钢铁股份有限公司炼铁厂）

摘要针对柳钢球式热风炉换球后风温未提高的情况，简要分析其中原因，研发了新型刚玉质耐火球，提高了耐火球蓄热能力，为提升热风炉风温提供了可行途径。

关键词球式热风炉耐火球蓄热能力

1概述

柳钢在用热风炉均为球式热风炉，其具有风温高、加热面积大、热效率高、热交换系数大等诸多优点[1]，但也存在球床粉化、大墙损坏、锥段拱顶损坏等相关问题[2]，需要频繁检修。年柳钢炼铁厂共有七座热风炉因计划换球或锥段塌砖进行了凉炉检修。检修中七座热风炉均更换有新耐火球，换球详情见表1，但换球后热风炉效果不明显，高炉热风平均风温并未提高。表2为换球前后高炉的平均风温。1号B和5号高炉风温在换球后有上升，分别提高了13℃和40℃，但1号A、2号、3号、6号高炉风温不升反降，降幅超过30℃，最高达到72℃。总体而言，换球后高炉风温略有降低趋势，与换球的初衷相悖。

2换球后风温偏低的分析讨论

表3为热风炉换球前后的烧炉送风情况。除6-2外，烧炉后烟道温度在换球后明显提升，幅度在30~℃之间不等，烧炉前后烟道温升也有30~℃的大幅度提升，原因为换球前球床板结、粉化，高温烟气流通受阻，球床下部热交换效果差；换球后球床透气性改善，高温烟气得以流通，烟道温度上升。但烟道上升过快存在不利影响，为了考虑炉箅子的安全性，需要减少热风炉的烧炉时间，防止烧坏炉箅子。在表3中可以看到，各热风炉换球后的燃烧时间均有降低，a-2和2-3降低了0.1h，3-2和6-2降低了0.4h，b-3和6-3降低了0.5h，5-3降低了0.6h。对5-3而言，0.6/2.7=0.，即换球后的烧炉时间减少了22.2%。烧炉时间降低，但是送风时间并没有随之降低，所有热风炉送风时间均在1.0h左右。用送风时间和燃烧时间的比值，即每烧炉一小时可得到的送风时间，对热风炉的蓄热能力进行衡量，所得结果见表3。可以看出，换球后，“送风/燃烧”的值显著提高，说明相同烧炉时间内可送风时间较换球前有明显增长，热风炉球床的蓄热能力有一定提升。热风炉蓄热能力提升，然而高炉平均风温并未增长。对于高炉生产，能获得更高的风温更为重要。根据分析，平均风温偏低的原因为，球床透气性增加，烟道温度上升快，烧炉时间减少，球床蓄热量减少，而送风时间不变，从而风温偏低。要获得更高的风温，就需要设法降低烟道升温速度，延长烧炉时间，如球床下部使用直径较小的球，增加烟气阻力和单位加热面积；或进一步提高球床蓄热能力，使球床储蓄更多热量，降低烟道温升速度，延长烧炉时间。多段式球床换球成本高，不同球径球床界面堆积紧密，粉末堵塞严重，目前已被柳钢淘汰，现采用单一球径球床，以减少换球成本和送风阻损[3]。柳钢在用的耐火球为普通低蠕变高铝球，其特点是成本低、密度低、蓄热效果差。针对耐火球使用现状，柳钢研制出新型刚玉质耐火球，通过一系列试验论证其热效率和使用效果。

3新型刚玉质耐火球

3.1材料研制

刚玉质耐火球采用刚玉或莫来石、高铝矾土为骨料，刚玉粉、α氧化铝为细粉，粘土为结合剂，添加部分含莫来石的物料成型干燥后经℃高温烧制而成。共试制3种配方的刚玉球，其配方情况见表4，外观及其剖面情况见图1。

3.2性能检测

对低蠕变高铝球和刚玉质耐火球进行理化性能检测，检测结果见表5。刚玉质耐火球体积密度比低高铝球高10%以上，其主物相刚玉（Al2O3）比高铝球高10%以上，这两种性能均有利于提高耐火球热效率。从高温性能来看，C2和C3两种刚玉球的荷重软化温度显著高于高铝球，这有利于耐火球在高温下不变形不黏结；C2、C3的热震稳定性表现优秀，1℃温度下10次水冷试验后球体表面基本无裂纹，保证耐火球使用过程中不易开裂和粉化。C4刚玉球整体高温性能较差，3次水冷试验后裂纹明显，终止热震试验。从检测结果来看，刚玉质耐火球具有良好的常温和高温性能，代替高铝球用于热风炉不易发生结球和粉化，具有更长的使用寿命。

3.3蓄热试验

依据GB/T《高辐射覆层蓄热量的测定与计算方法》，将刚玉质耐火球和低蠕变高铝球试样，在相同温度加热相同时间后，同时将两试样取出，分别放入盛有相同质量水的两个测量桶内，测量水温变化，根据公式Q=Cm(t2-t1)计算单位体积和单位质量耐火球的蓄热量，再计算出刚玉质耐火球对比高铝球的蓄热量提高率。

3.3.1试验过程

试验设备为高温试验炉、测量保温桶、温度计。将试样置于0℃的高温试验炉内保温3分钟、5分钟、10分钟，取出试样迅速放入预先装有等质量水的保温桶中，盖好保温盖浸泡3分钟后测量水温值，实验原始数据见表6。

3.3.2计算结果

水的比热容取C=4.18kJ/(kg·℃)，计算出各耐火球蓄热能力如表7。加热时间为3分钟时，C1、C2、C4耐火球蓄热能力相差不大，单位体积蓄热量在~J/cm3，C3耐火球较差，为J/cm3；加热时间为5分钟时，新型刚玉质耐火球蓄热量较普通低蠕变高铝球有大幅度提升，相较于C1的蓄热量J/cm3，C2、C3、C4的蓄热量分别提升52.1%、79.0%、.0%；加热时间为5分钟时，相较于C1的蓄热量J/cm3，C2、C3、C4的蓄热量分别提升40.6%、52.8%、41.0%。将蓄热量结果绘制成图2。可以明显看出，刚玉质耐火球较低蠕变高铝球蓄热能力提升明显，随着加热时间的延长，C2、C3耐火球蓄热能力提升程度依然显著，而C4耐火球蓄热量虽然仍比C1高，但是10min蓄热量较5min蓄热量提升不大，说明已接近其蓄热能力上限。综合以上分析，C2、C3刚玉质耐火球体积密度、荷重软化温度、热震稳定性优于C1低蠕变高铝球，其蓄热能力也较低蠕变高铝球有一定提升，可用来替换现用的低蠕变高铝球，作为改善目前热风炉风温不高的手段。

4结论

（1）热风炉换球后，球床蓄热能力提高，但球床通气性改善，烟道温度上升快，考虑到炉箅子安全性，烧炉时间减少，而送风时间未变，使得整体上高炉热风风温稍有下降。（2）使用高铝矾土与白刚玉或电熔莫来石研制的新型刚玉质耐火球，与普通低蠕变高铝球相比，体积密度增加10%以上，荷重软化温度、热震稳定性也均有一定程度提升，蓄热能力提高超过40%。用以替代低蠕变高铝球，可以改善目前热风炉风温不高的情况。

5参考文献

[1]张福利，闭立钢，黄庆周，等.大型球式热风炉在柳钢m3高炉上的应用//[C].中小高炉炼铁学术年会..

[2]韦韬，黄日清，郑海松.柳钢球式热风炉大型化发展技术//[C].CNKI，:44-47.

[3]赵秀华，墙蔷，李一波，等.m3高炉球式热风炉球床结构一段式改造[J].柳钢科技，(01):11-13.

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