[科普中国]-无炉衬高炉

无炉衬高炉(Blast furnace without furnace lining)是指除承受高温炉渣和铁液的炉缸与炉底部分用砖砌外，炉腹、炉身的外壳用水喷淋或汽化冷却。不砌耐火材料、锰铁高炉的其他设备基本与炼铁高炉相同，仅在一些参数和设备匹配上作适当修改。

简介无炉衬高炉(Blast furnace without furnace lining)是指除承受高温炉渣和铁液的炉缸与炉底部分用砖砌外，炉腹、炉身的外壳用水喷淋或汽化冷却。不砌耐火材料、锰铁高炉的其他设备基本与炼铁高炉相同，仅在一些参数和设备匹配上作适当修改1。

结构型式无炉衬高炉分为炉外喷水冷却和全身冷却壁的两种结构形式。

两种结构的共同特点是采用整体框架，贯彻受热不受力的原则炉底及炉缸砌炭砖或耐火砖采用炉外喷水冷却的高炉在炉缸炉腹处捣以200mm高的磷酸盐耐火混凝土斜面而在炉腹以上则完全不砌砖，依靠在生产过程中形成的料衬保护冷却器与钢壳，在炉喉部份加焊一圈25×100×1000mm的钢板来代替炉喉钢砖。

采用冷却壁的高炉，炉壳内部由层冷却壁组成，除炉缸内部砌砖外，炉腹以上全部取消砖衬，由生产过程中形成的自形料衬来代替。

采用喷水冷却的无炉衬高炉结构简单，役资少，在容积小于50m3的小型高炉可以推广应用。其缺点是炉壳框架及炉外金属结构长期被水喷淋，对金属结构的侵蚀是十分严重的，由于水滴喷淋和蒸汽散发，使炉前操作环境很差。在生产后期，由于炉壳变形，在一代大修时必须将整个炉壳框架全部拆除。

对于砖衬脱落的高炉也可以在炉体增设喷水管道，扩大料钟以保持合理的炉喉间隙来继续维持生产。加大料钟的方法是炯炉后在炉喉两侧开洞，内部搭架，工人进入炉内安装。

大于100m的高炉采用全炉冷却壁的第二代无炉衬的高炉，这种结构国内已有座锰铁高炉推广应用。这种结构高炉炉龄的长短和中修的间隔大小取决于冷却壁的使用寿命2。

冷却方式可采用汽化冷却和工业水冷却的冷却壁冷却方式。不论哪种方式其使用寿命均有6-8年的实例，若使用得当，基本可以满足一代高炉的要求。

工业水冷却的方式比较简单。采用汽化冷却的高炉，以100m3高炉为例，炉壳内部由10层光面冷却板组成。

为保持正常循环，将炉体冷却壁分为上下两组循环系统，从炉底开始1-4层为第一组循环系统，第5-10层为第二组循环系统，分别由各自独立的上升管和下降管与汽包连接。此外汽包还承担着热风阀的循环系统。

汽化冷却的循环方式设置了自然循环和强制循环两个系统，一般在高炉开炉初期或较长时间的停风或炉况不顺、炉内热负荷不足达不到自然循环所需要的温度和压力时，则通过一台150RG-56型热水循环泵进行启动；当炉内温度升高，汽包压力和温度达到指定要求时，则转为自然循环2。

冷却壁结构的选择炉体冷却设备既冷却炉皮，又冷却内衬，在炉体中的地位十分重要。因此欲要提高炉身寿命，必须首先从设计上选择好合理的炉身冷却设备结构，同时在操作中应切实防止冷却设备的破损。

1.冷却壁的材质

国内应用较广的冷却壁材质是普通铸铁或低铬铸铁。可是在铸造过程中壁内钢管在高温铁水作用下渗碳而变脆，虽然有的厂进行涂料处理和铸造温度的控制，但是效果并不十分理想。在炉腹部位的冷却壁铸铁本体也难于承受这种温度激变的条件从停炉观察可见，风口上部的冷却壁边角大部碎裂使钢管暴露。国外采用的球墨铸铁和铸钢冷却壁对提高冷却壁的耐热冲击性能，防止冷却壁体产生裂纹和渗碳是非常有效的，是今后推广应用的方向。

2.冷却壁的结构

冷却壁的大小应根据高炉大小和使用部位来确定。为了安装和更换方便在通常不易烧坏的安全区，如炉缸、炉底和炉身中上部，可适当加大一些在经常烧坏的风口上方炉腹部位应尽量缩小3。

无炉衬高炉特点无炉衬高炉冶炼锰铁的焦比高，负荷轻，煤气量大，在炉身极易发展边沿气流；炉料吹损大；炉顶温度高。初渣中MnO含量高，流动性好，对炉身中、下部耐火砖侵蚀快。由于上述特点和冶炼规律，锰铁高炉的内型与生铁高炉相比是扩大炉喉；加大炉腹直径使高炉有效高度和炉腰直径比降低；实践证明，无炉衬高炉能适应冶炼锰铁的要求，可以得到较好的技术经济效益1。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学