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新日铁目前生产中的高炉有9座，与上世纪70年代中期相比，高炉数量减少了一半。当时已开始建内容积超过5000m3级超大型高炉。在这期间，为降低整个生产成本，因此越来越强调提高每座高炉的生产灵活性、高炉长寿化、省力化和缩短大修工期等，开发了相应的技术装备，并应用于实际。在这一背景下，采用了一些新技术，如利用高炉大修的机会扩大炉容、提高碳砖质量延长炉缸壁寿命、采用铜制立式冷却壁延长炉身寿命、出铁场作业的机械化操作和采用大构件施工法缩短大修工期等，由此大幅度地提高了高炉的功能和寿命，并最大限度地减小大修时产量的下降。 6 ` i+ E! X$ ]* ]6 l0 f) ]. I: I
日本的高炉技术以上世纪70年代前期建的4000m3级大型高炉为代表，在经济快速发展时期，随着对钢铁生产需求的扩大而快速发展。其后，由于石油危机、日元升值、泡沫经济的繁荣和崩溃，尤其是一些国家近年来对钢铁需求旺盛等因素，因此在钢铁产业结构瞬息万变中，对高炉设备的要求变为以提高控制性、节能、省力化、对各种原燃料的适应性、高炉长寿化等进一步降低整个生产成本和提高产量的灵活性为主。为应对这些要求，新日铁开发了各种设备技术，在高炉大修时应用了这些新技术。 " g0 u, E& a" s3 c
1．扩大炉容 ! e r: c$ I- r* m& e2 K2 ?
目前，新日铁生产中的高炉有9座(包括北海制铁室兰厂的2号高炉在内)，与上世纪70年代中期相比，高炉数量减少了一半。在这种情况下，为应对经济形势变化而产生的对钢铁需求迅速增大的要求，因此在高炉大修时逐渐扩大炉容，大幅度提高了每座高炉的生产灵活性和能力。为降低扩容大修费用，因此在不对设备进行大规模改造的范围内，主要是进行扩大炉径的改造，炉的高度基本不变。从新日铁高炉操作结果来看，在炉内容积一定情况下，高度低、炉径大的高炉在透气性方面具有优势，有利于提高出铁量。 " Q( S' r+ u( A/ _ k! x$ p& ^
新日铁对目前生产中的高炉在最近大修时扩大炉容的做法是，在高炉基础和框架等没有大的变更、进行经济性扩容的情况下，加上炉身减薄带来的效果，炉容的扩大率达到了10％～25％左右，包括君津制铁所4号高炉(第三代炉役)5555m3、大分制铁所2号高炉(第三代炉役)5775m3(世界最大高炉)等超大型高炉在内，新日铁每座高炉的平均内容积都扩大到4490m3以上。 4 D& r$ k$ E! W8 M, v
2．长寿命化技术 - t; v# ^ _# _8 V% Q* X5 R$ n
新日铁结合高炉大修，对控制高炉寿命的部位———炉缸部和炉身部采取了长寿命化措施，结果，随着操作技术的提高，延长了高炉的寿命，没有降低高炉的利用系数。 ) C% y0 R) q6 K
从新日铁高炉的实际炉龄和利用系数来看，上世纪70年代左右停炉的高炉寿命在5～7年，其后逐渐延长至10年、12年，最近停炉的高炉寿命在保持高利用系数的情况下，寿命延长至15年左右。最近停炉的高炉的累计出铁量达到了10000～12000t／m3。 7 Z8 ^) T2 `% d1 q" P
作为控制高炉寿命的主要因素，曾经一个时期还以炉身损毁的比例居高，但在最近停炉的高炉中，炉缸成为了控制炉寿命的主要因素。最近，新日铁以炉缸部和炉身部为主，对高炉采取了长寿命化措施。 , n; N3 F8 a6 e: S
2．1炉缸部的长寿命化措施 ; h. T# ?5 H- T. n; H/ L
作为炉缸部长寿命化措施，就是强化冷却和提高碳砖的材质。在炉缸侧壁部出铁口下部侵蚀最严重的部位采用了冷却强化型铸铁立式冷却壁和铜制立式冷却壁，同时降低冷却时的温度。
2 b' R8 V, k7 M$ i6 a* w 另一方面，对于炉缸部的冷却，采用2段冷却和环形冷却方式等，由此可调整冷却能力，防止因过度冷却而造成炉缸中心死料柱的钝化。对于炉缸耐火材料，采用了碳砖＋内嵌陶瓷的方式。 ' N& n# m6 h4 [/ t; Q- e
使用碳砖的目的主要是提高耐火材料的传热效率和耐铁水的侵蚀性，从而延长炉缸寿命。1965年开发的BC－5耐火材料的寿命仅有5～10年，将耐火砖的气孔径细化后的CBD－2的寿命达到了15年，而且采用改进的CBD－2RG，寿命超过了15年。 $ A H' ]0 z/ @* _0 o
自1994年君津制铁所2号高炉(第三代炉役)大修以后，在高炉大修时采用了对CBD－2RG进行改进的CBD－3RG。该碳砖的特征是将砖的材质由无烟煤替换成人造石墨，使材质变得均匀，既保持了气孔径的细小和耐铁水的侵蚀性，又提高了砖的传热性。尤其是在最近进行大修的君津制铁所4号高炉(第三代炉役)和大分制铁所2号高炉(第三代炉役)上采用了耐蚀性比CBD－3RG大幅度提高的CBD－GT1(添加TiC的碳砖)。 ' ?5 u: J) M" e( h* h4 W
新日铁在高炉停炉冷却后对炉缸侧壁部碳砖的砖芯进行了取样，对耐火材料的使用情况进行了评价。广制铁所4号高炉(第二代炉役)使用了BC－5，在炉内工作面能看到大约300mm的脆化层。后来，在室兰制铁所2号高炉(第一代炉役)使用了减小砖气孔径的CBD－2，在炉内工作面只出现大约100mm粉化，脆化层减少了。目前，采用进一步改善碳砖质量的高炉正处在生产中，由此可以期待通过减小气孔径等来大幅度提高炉缸寿命。
- G7 S- J; y3 F, [5 p+ n5 p5 F$ ` 根据上述强化冷却和提高碳砖材质的效果推测碳砖损毁量的结果可知，如果炉缸侧壁耐火砖的残余厚度达到400mm仍可进行生产，炉缸寿命有望达到25年左右。 （未完待续）+ m2 \; I# K$ H, e' v5 w. [" U
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