基于炉缸炉底温度场控制的高炉长寿技术

张福明1 赵宏博2 程树森2 钱世崇1

(1.北京首钢国际工程技术有限公司 2.北京科技大学冶金与生态工程学院)

摘要：通过对高炉炉缸炉底内衬侵蚀和温度过热现象的解析，阐述了当代高炉炉缸炉底温度场控制的理论。论述了高炉炉缸炉底工作过程中，内衬侵蚀破损的过程和机理。采用数值计算研究分析了炉缸内渣铁流动规律，计算得出了炉缸炉底温度场和流场的分布。提出了“无过热-自保护”的炉缸炉底内衬设计理念，强调了通过设计合理的炉缸内衬结构、采用优质耐火材料和高效冷却系统，控制炉缸炉底温度场合理分布，从而有效抑制炉缸炉底内衬侵蚀速率、延长高炉寿命。

关键词：高炉 炉缸 长寿 温度场 耐火材料

1 炉缸炉底温度过热现象解析

近年来，国内新建或大修改造后的部分高炉相继出现了炉缸炉底过热、炉缸内衬异常侵蚀、甚至炉缸烧穿等事故，严重影响高炉正常生产和安全运行，还造成了巨大的经济损失。部分高炉炉缸炉底温度持续升高，为抑制炉缸炉底内衬侵蚀，延长高炉寿命，被迫采取强化护炉操作，使高炉生产技术指标受到影响。

据不完全统计，进入新世纪以来，我国已有数十座高炉发生炉缸炉底烧穿事故，除此之外，炉缸炉底出现局部温度过高的高炉数量呈现增加趋势[1]。因此，合理控制炉缸炉底温度，有效延长炉缸炉底寿命，已经成为当代中国炼铁工业面临的关键共性技术难题。

当前，诊断和判定炉缸炉底内衬出现异常最主要的方式，仍然是对炉缸炉底内衬和冷却系统温度场的监测，这是传热学理论的直接应用。

1.1 炉缸炉底温度场控制的技术原理

20世纪中期(50-60年代)，高炉大型化进程加快，高炉生产效率增加，高炉寿命成为制约高炉炼铁技术进步的主要障碍。当时人们对于延长高炉寿命进行了许多技术研究和探索，最显著的技术进步应当是将炭砖应用于高炉炉缸炉底部位。在高炉内还原性条件下，炭砖耐高温、耐侵蚀、抗磨损等突出的技术优势显现出来，成为陶瓷质材料(高铝砖、粘土砖)的升级换代产品。

炭砖的采用无疑使高炉延长寿命成为现实，与此同时，由于炭砖的采用，炉缸炉底的设计结构也发生了重大变革。炭砖满铺炉底、炭砖-高铝砖综合炉底等不同的设计结构在当时的高炉上得到普遍应用，炉缸炉底交界处至风口平面以下的炉缸侧壁已普遍采用大块炭砖。这种炉缸炉底通用的设计结构大约持续了近30年。图1、图2分别为20世纪50年代美国高炉采用综合炉底结构和全炭砖炉底结构及其温度场分布的计算结果。

高炉炉缸炉底使用炭砖的初衷是替代陶瓷质材料，以抵抗高温渣铁的冲刷磨蚀、化学侵蚀等各类破坏。炉缸炉底使用炭砖则必须进行冷却(实质上早在1853年，在未采用炭砖时高炉冷却就已经存在)，无论是炉缸侧壁的空气冷却、喷水冷却、冷却壁冷却;炉底的空气冷却、油冷却、水冷却，总而言之冷却对于采用炭砖的高炉而言是不可或缺的保障性和支撑性技术措施。

20世纪中叶，随着炭砖的普遍应用，“1150℃等温线理论”也随之应运而生，成为至今仍具有重要影响力的高炉炉缸炉底结构设计准则。W.A.Archibald[2]等人于1957年提出了关于高炉自生炉衬的建议，首次阐述了基于冷却和热平衡的高炉长寿理念。1964年，K·W·Cowling(克·伍·考林)率先提出了“1150℃等温线理论”，其技术基础是铁水凝固温度理论上约为1150℃，观测发现炉缸炉底内衬侵蚀轮廓线与1150℃等温线相一致。铁水积存在炭砖内衬所形成的炉缸熔池中，只要炭砖工作温度低于该值，可以推断炭砖处于安全工作温度以下，其侵蚀将受到抑制。

1.2 炉缸炉底温度过热的表征与原因

物理学和热力学的基础理论表明，温度是表征热量的一个重要参数。但温度高并不代表热量大，反之亦然。在传热学上将温度和热量两个物理量联系在一起的，是著名的热平衡方程和傅立叶传热定律(Fourier's Law)(式1-3)。

Q=C×m×△t=C×m×(t1-t2) (1)

Q=q×F (2)

q=(t3-t4)×λ/S (3)

式中：

Q——传热量，J;

C——水的比热容，J/(kg·K);

m——冷却水量，m3/h;

t1——冷却水出水温度，℃;

t2——冷却水进水温度，℃;

F——传热面积，m2;

q——热流强度，W/m2;

S——内衬的厚度，m;

△t——内衬热面与冷面的温差，℃;

t3——内衬热面温度，℃;

t4——内衬冷面温度，℃;

λ——内衬的导热系数，W/(m·K)。

炉缸炉底在高炉冶炼过程中，由于多种原因会导致其温度升高。炉缸炉底温度的在线监测和实时预警，是当前高炉维护、延长寿命的关键措施。炉缸炉底温度异常升高、过热，研究分析和实践证实主要由以下原因造成：1

(1)炉缸炉底内衬发生侵蚀和破损，必然导致其温度升高，致使温度场分布异常;

(2)密闭的炉缸炉底内衬-冷却体系出现局部窜气或煤气渗漏造成温度升高;

(3)炉缸炉底炭砖局部异常侵蚀，造成炭砖减薄，温度异常升高;

(4)炉缸炉底炭砖砖缝胀裂，炭砖砌体局部渗铁、钻铁，其内充填铁水，造成温度升高;

(5)冷却系统效能下降或失效，导致炭砖失去有效冷却，造成炭砖砖衬温度升高;

(6)炭砖内部发生化学侵蚀，出现疏松、粉化甚至环状断裂，造成炭砖冷面温度升高;

(7)炭砖遇水氧化，局部出现腐蚀、缺陷或溶洞，最终导致炭砖温度升高;

(8)炉缸炉底炭砖在高温差条件下产生热应力，造成炭砖热应力破损，最终造成温度升高。

解析上述这些主要原因，不难看出，有一些是可以进行预防和治理的，属于影响高炉寿命的“非器质性病变”;而有一些就属于影响高炉寿命的“恶性重大疾病”，会直接威胁高炉正常生产，危及高炉寿命。

造成炉缸炉底温度异常升高的原因众多，从高炉炉缸炉底内衬侵蚀破损实践分析，凡是炉缸炉底内衬侵蚀破损，其最终结果必然会造成温度变化。有的高炉温度升高过程持续时间长，温度变化相对较大，温度持续升高，即使采取护炉措施也收效甚微，说明高炉炉缸炉底已经侵蚀严重，已进入“重症监护”阶段;有的高炉温度升高过程持续时间短，温度变化相对较小，温升速率较小，一般采取常规的护炉技术措施以后，温度升高就可以得到有效控制，温度达到原来的水平，甚至可能还会低于温升前的水平;但也有的高炉温升持续时间短，之前也无明显的温升征兆，温度突然骤升，来不及采取紧急护炉措施，就已发生炉缸烧穿事故[3]，这种现象尽管并不常见，但必须应当引起高度关注，密切注意、防患于未然。

2 炉缸炉底的工作条件与侵蚀机理

2.1 现代高炉冶炼技术特征

进入新世纪以来，高炉原燃料条件、工艺技术装备条件和生产操作条件同上世纪中末期相比，发生了显著变化。本世纪初的10年间，铁矿石价格大幅攀升、原燃料条件日趋恶化、生态环境压力加大、高炉工艺装备大型化等方面对高炉冶炼都产生了重大影响。毋容置疑，高炉炼铁工艺再次受到自然资源短缺、能源供给不足以及生态环境保护等多方面的制约，实现高炉炼铁可持续发展成为炼铁工作者面临的严峻课题[4]。当代高炉在当前的资源、能源和技术条件下，生产技术指标仍保持稳定提升，这是炼铁工业技术创新、技术进步带来的效果。采用经济合理的炉料结构、提高风温、增加喷煤量、降低焦比和燃料比、提高鼓风富氧率、改善高炉操作、延长高炉寿命等综合技术措施，已成为当今高炉冶炼的重要技术特征[5]。

近年来，高炉生产以“高效、低耗、优质、长寿、清洁”为技术方针，中国部分先进大型高炉的主要生产技术指标已达到国际先进水平。高炉利用系数2.35-2.5t/(m3·d)，平均风温1250±30℃，鼓风富氧率3%-5%，入炉焦比280-300kg/t，煤比160-200kg/t，燃料比500±20kg/t，高炉顶压0.2-0.28MPa，焦炭负荷≥5.0t/t。

当前高炉以“高效率、低消耗、低成本、低排放”为主要技术发展理念，所采取的高炉冶炼技术措施对于强化高炉生产无疑是正确的、合理的，但同时也带来了新的技术问题，主要表现在：(1)高炉产量增加，生产效率提高，炉缸渣铁的排放通量和排放强度增加，铁口负荷增加，单铁口出铁负荷已达到2500-3000t/d;(2)高风温、高富氧、大喷煤强化了风口回旋区燃烧过程，回旋区结构发生了显著变化，高炉冶炼进程顺行难度增大;(3)低焦比、高负荷、高煤比使高炉压差趋高、透气性变差，炉况稳定性衰减，高炉操作难度加大;(4)炉缸死焦柱形态与结构发生变化，透气性与透液性趋于变差;(5)铁水静压力增加，对出铁速度及对炉缸炉底炭砖的渗透作用产生影响。

2.2 炉缸炉底内衬工作条件

高炉在高风温、富氧大喷煤冶炼条件下，高炉冶炼进程发生变化，风口回旋区及料柱结构也随之发生变化(见图3)。由于焦比降低、喷煤量增加，导致高炉透气性变差，操作难度增加;焦炭负荷提高使高炉死焦柱内部的粉焦增多，加之大量喷煤以后未燃粉煤量的增加，造成死焦柱内透气性和透液性恶化，高炉边缘气流发展，炉墙热负荷增高。

风口回旋区的结构变化，导致高炉冶炼进程出现新的变化，炉缸炉底工作条件趋于恶化：(1)回旋区长度缩短、上翘，导致边缘气流发展;(2)粉焦聚集在风口回旋区前端，形成“焦巢”结构，使死焦柱变得密实，使高炉透气性和透液性变差;(3)死焦柱透气性与透液性恶化，气体、液体的顺畅运动受阻，对高炉顺行带来不利影响;(4)死焦柱中心温度变低，炉缸工作活跃性下降，造成铁水环流加剧，炉缸炉底内衬冲刷侵蚀加剧。

2.3 炉缸炉底内衬侵蚀原因及机理

造成炉缸炉底内衬侵蚀的原因众多，不同的高炉也不尽相同。图4解析了造成高炉炉缸炉底内衬侵蚀的主要原因和机理。除了通常的侵蚀破损原因以外，结合近年来高炉炉缸炉底的破损调查研究，下列原因也不容忽视。

(1)炉缸炉底温度在线监测措施缺乏。炉缸炉底内衬温度测量点少，热电偶测温点的设置也不尽科学合理;缺乏对冷却壁进出水温差、水流量、热流强度等参数的实时监测，造成不能及时发现炉缸炉底的异常状况，及时采取相应措施，结果往往是造成高炉炉缸烧穿事故的突发。

(2)炉缸冷却结构设计与配置不合理。用于炉缸炉底区域的冷却壁，其热负荷波动相对平稳，其主要功能是为炉缸炉底内衬提供足够的冷却，控制1150℃等温线的合理分布。用于高炉炉缸炉底的冷却壁与炉腹至炉身下部的冷却壁，其功能和性能要求也不尽相同。炉缸冷却壁要保持合理的冷却强度，使炭砖传递出来的热量能够顺畅与冷却水交换并导出，是保障炉缸炉底传热机制顺行的基础。为了强化炉缸冷却，不少高炉开始在炉缸局部区域采用铜冷却壁，但对铜冷却壁的设计结构、安装方式研究不够深入，其结果反而会适得其反。除此之外，铁口区冷却方式结构设计不合理，炉缸冷却壁与炉壳之间填料选用不当，炭砖与冷却壁之间的碳质捣料与炭砖的热导系数不匹配，冷却结构不合理等都会引发炉缸烧穿事故。

(3)炉缸炉底的可靠性、耐久性与高炉冶炼强化水平不匹配。21世纪初的10年间，我国钢铁工业发展迅猛，产量连年攀升。不少企业追求规模经济效益，以粗放扩张型发展获取经济利益。对于高炉生产而言，忽视高炉生产的科学规律，片面追求高产量、高利用系数。新高炉投产后，快速达产、快速超产，以效率最高为主要目标。在这种思想的主导下，不少高炉强化冶炼、超负荷生产，甚至不以焦比和高炉寿命为代价，高炉投产2-3年就出现炉缸烧穿，代价巨大、教训惨痛。统计研究表明，国内外50余座长寿高炉的一代炉役期内的平均利用系数为2.0-2.3 t/(m3·d)，而出现炉缸烧穿高炉的利用系数大多数在2.5 t/(m3·d)以上，由此可见过高产量、超高利用系数是造成高炉短寿的“杀手”之一。

(4)炭砖选用不合理。炉缸炉底内衬与铁水接触的部位或一代炉役末期要接触铁水的部位，不应选用石墨砖和石墨含量高的炭砖。石墨含量高的炭砖导热性高，但抗铁水熔蚀性差，容易发生炭砖熔损，不易粘结渣铁壳保护内衬。高炉设计时既要重视炭砖的热导性，也要重视炭砖的抗铁水渗透性和抗铁水熔蚀性，注重考查炭砖的气孔孔径、气孔率、透气度和气孔特性等综合指标。当前，新建高炉设计的死铁层不断加深，可以有效缓解炉缸铁水环流的侵蚀，但炉缸炉底要承受较高的铁水静压力，铁水渗透、熔蚀的发生几率也会随之加大。

(5)高炉操作维护存在不足。①由于原燃料条件变化，造成钾、钠、铅、锌等有害元素在高炉内循环富集，与耐火材料发生化学反应生成化合物，使其体积膨胀，造成炉缸炉底内衬快速损坏;②炉体冷却设备漏水，会沿着炉壳渗漏到炉缸，引起炭砖氧化、粉化，这是炉缸炭砖损坏的重要原因之一;③铁口深度不够和出铁时铁口喷溅，铁水易从铁口通道进入砖缝，加速炭砖的侵蚀，同时高温煤气也穿透到炭砖缝隙中，形成局部热点;④盲目强化高炉冶炼，导致炉体破损加剧;⑤含钛物料护炉加入量不够，对已经侵蚀的内衬修补不及时，不能形成稳定的保护性再生炉衬;⑥炉缸压浆维护操作不当，压浆压力过高，泥浆的材质不合理，将已经很薄的残余砖衬压碎，或使泥浆从砖缝中压入炉内与高温铁水接触，出现不良后果，进而诱发炭砖渗铁和炉缸烧穿事故。

3 炉缸渣铁流动数值模拟解析研究

高炉炉缸炉底的侵蚀特征，一方面受炉缸炉底内衬结构及耐火材料特性的影响，即温度场、应力场和耐火材料抗渣铁熔蚀性能的影响，而炉缸炉底结构和耐火材料选用是否合理主要取决于原始设计方案;另一方面在高炉投产后，炉缸炉底的侵蚀特征主要受炉缸内渣铁流场分布的影响，即高炉操作者通过原燃料及生产操作制度的调整以改善炉缸内渣铁流场的分布特点，进而抑制炉缸炉底侵蚀，预防安全事故的发生。因此，对炉缸炉底温度场分布和炉缸内渣铁流动的数值模拟解析研究至关重要。图5为某高炉开炉初期与投产4年后的炉缸炉底温度场分布。

通过对炉缸内铁水流场的计算分析，铁水环流是造成炉缸炉底拐角侵蚀严重的主要原因[6]。如图6所示，图6-a为炉缸的纵剖面流场矢量图，其中箭头的大小代表铁水流速的高低，由图可见炉缸炉底交界处的铁水流速较大;图6-b为炉缸炉底交界的横剖面流场矢量图，可以看到炉缸炉底交界处铁水环流严重。由此可见，炉缸铁水环流是造成炉缸过热、异常破损的最直接、最重要的原因。

为了有效抑制炉缸内铁水的环流，就需要合理增加死铁层的深度，以保证在高炉冶炼过程中死焦柱始终处于悬浮状态，这样使炉底存在“无焦空间”，如图7所示。适当加深炉缸死铁层的深度，一方面可以减轻炉缸内铁水环流;另一方面如果死铁层深度合理，也可以有效降低靠近炉底炭砖的铁水流速和温度，利于减缓铁水流动对炉底炭砖的侵蚀。

在当前高炉内型设计中，所设计的死铁层深度其值一般都设定为炉缸内径的18%-22%，建议通过对死焦柱受力的计算，进一步确定合理的死铁层设计深度。

4 炉缸炉底温度场控制与管理技术

4.1 温度场控制的意义

炉缸炉底温度场控制与管理是当代高炉实现长寿的重要技术措施，是保障高炉生产稳定、安全的重要支撑技术。这是因为炉缸炉底的侵蚀过程是渣铁流场、温度场、应力场、化学侵蚀以及有害元素破坏等多因素耦合作用的结果，最终导致耐火材料内衬的侵蚀、破损、环裂、减薄等异常现象，这些都会直接快速地反映在温度场分布变化上。

国内某厂3200m3高炉发生炉缸烧穿事故前，炉缸侧壁电偶温度的变化曲线一直比较平稳，可在炉缸烧穿之前临近部位的电偶温度明显陡升，但由于电偶距烧穿部位有一定距离，且其绝对温度并不是很高，因此也未引起足够的重视，如果该高炉具备炉缸炉底温度场及侵蚀在线计算监测模型，则通过传热建模计算可对烧穿部位进行更加准确地预警。

国内某厂1800m3高炉于2004年建成投产，投产后采取超高强度冶炼，利用系数长期保持在2.5-2.8t/(m3·d)，日产量达到4500-5000t/d。投产8年以后，炉缸侧壁温度超标，瞬间温度曾达到800℃，且温升速率变化异常，后被迫停炉进行大修。炉体拆除检测时发现炉缸侧壁热压炭砖侵蚀最严重部位残余厚度约为300mm，及时停炉大修预防了炉缸烧穿事故的发生。

由上述实例可以看出，温度场监控和管理是炉缸安全预警最直接的判断依据和监测手段。对于不同容积、不同冶炼强度、不同炉缸炉底结构、不同生产操作特点的高炉而言，炉缸炉底安全预警标准也各不相同，科学合理的预警标准，应建立在对炉缸炉底温度场及侵蚀内型的实时计算监测的基础之上。

4.2 监测系统的硬件配置及性能

4.2.1 炉缸炉底测温电偶监测系统

为了在线监测炉缸炉底“象脚状”侵蚀区、铁口区的侵蚀状况，及时掌握炉缸活跃性的变化，优化炉缸炉底内衬热电偶布置，建议测温热电偶布置方案如图8所示。为减少电偶埋设对砖衬的破坏，并保证整个炉役期内电偶的安全正常工作，应采用高精度、高安全性的柔性N型测温电偶。考虑高炉现场粉尘、高温等工况环境，为了保证电偶温度采集系统的长期正常稳定工作以及数据传输的安全性，对热电偶引出端采用安全套管保护措施，对数据采集系统采用抗干扰高集成度设计[7]。

4.2.2 炉缸冷却水温差与热负荷监测系统

为了保证冷却水温差变化对炉缸侵蚀及渣铁壳变化反映的敏感性和准确性，尤其是满足“隔热法”炉缸的监测需求，应采用高精度高分辨率的数字温度传感器，测温精度建议优于0.05℃，分辨率优于0.01℃。因为水温差由出水、进水温度相减求得，温差检测最大误差是传感器精测精度的2倍，传统的测温元件精度仅为0.1℃，所带来的0.2℃最大温差误差代表着热流强度误差至少2000 W/m2，而“隔热法”炉缸结构的炉况变化引起的温差波动一般在0.1℃以内。在高炉现场高温、粉尘、水汽大的工作环境中，为了便于日常的检修维护，应采用全部测点数据无线通讯搭配单根耐高温、耐屏蔽通讯总线的传输方式，如图9所示。实践证明该方式的安全性、稳定性明显高于有线测温系统，且施工和维护极为简便。这种全数字化无线热负荷监测系统，通过在数十座高炉的成功应用，已证明了其稳定性和优越性。

4.2.3 “弱冷区”和监测“盲区”采用无线吸附式炉壳测温装置

高炉炉缸相邻冷却壁之间存在着一定的间隔，此间隔区域为传热上的“弱冷区”，水温差监测对“弱冷区”侵蚀变化的敏感性较低，而一些高炉炉缸侵蚀严重甚至是烧穿部位恰为此“弱冷区”。此外，炉缸炉底热电偶布置数目有限，尤其是到了炉役中后期如果砖衬内电偶损坏将难以恢复，即存在着监测的“盲区”。因此，为了实现对炉缸的全面监测，还应辅助炉壳表面温度监测。目前高炉现场在炉缸侵蚀严重存在安全隐患时，大多采用人工持红外测温枪进行定期检测，但这种方法监测频率低、测试误差大且存在着测试人员的安全隐患，应在重点侵蚀区域和“弱冷区”以及“盲区”安装高精度吸附式炉壳无线测温装置，该装置为磁铁吸附式且测温精度高可达1℃，同时可实现每分钟对炉壳表面温度的自动检测和数据无线传输及显示，可作为炉缸重要的辅助安全监测手段。

如上所述，不同内衬结构、不同耐材选择、不同生产操作特点的高炉炉缸，其安全预警标准存在着明显差异，因此仅依靠一次检测硬件数据，对炉缸安全状态进行判断存在着准确性差甚至可能造成误判的问题，为了建立合理有效的炉缸安全预警机制，应进一步依据传热学和炉缸炉底侵蚀机理建立专业的侵蚀及渣铁壳变化和异常诊断模型软件[8]。

4.3 智能诊断模型软件性能

智能诊断模型和预警软件应实现的如下功能：(1)自动对基础硬件检测数据进行采集和滤波，保证侵蚀计算基础数据的准确性;(2)自动对炉缸炉底进行网格划分和三维非稳态温度场进行计算，并能够在模型中考虑铁水的凝固潜热对温度场和侵蚀的影响;(3)自动对炉缸炉底的不同横剖面、纵剖面的侵蚀内型进行图像重建和显示;(4)能够自动判断炉缸炉底可能出现的环裂、渗铁、气隙等异常;(5)能够对侵蚀加剧原因做出智能诊断和维护提示;(6)采取炉缸维护手段时能够自动计算并显示炉缸炉底渣铁壳的生成位置、厚度及形状变化;(7)对炉缸炉底侵蚀严重部位进行预警，防止炉缸烧穿事故的发生。

5 炉缸炉底温度过热的辩证治理

对炉缸炉底温度场进行在线监测管理的目的，是实现高炉全生命周期内的无过热和自保护。应当指出的是，炉缸炉底温度过热的治理标准并非一成不变的，而是在高炉整个生命周期的不同阶段，对于炉缸炉底的不同部位，无过热管理标准和对应的维护措施也要随之调整。

图10所示为高炉一代炉役生命周期内侵蚀内型的演变规律。不同类型的炉缸炉底虽然在不同阶段的持续时间可能存在差异，但是基本都遵循这一演变进程，相应的在不同阶段，对炉缸炉底无过热的管理和自保护能力的变化也要区别对待。

表1为首钢高炉炉缸冷却壁热流强度的控制及采取的防控措施[9]。可见对于不同传热特性的炉缸，其安全管理标准也相应调整，同时在不同侵蚀阶段其对应的护炉措施和热流强度控制也逐渐变化。

基于不同类型的高炉实现炉缸安全长寿生产的本质都是“无过热-自保护”体系的建立，因此，在炉缸炉底温度场安全管理方面，进一步提出更加合理的残衬厚度管理及多级数字化预警机制，即安全预警标准应综合考虑热负荷、电偶温度、侵蚀厚度和渣铁壳，炉缸监测数据记录应分为实时值和历史最高值，并建立“工作标准”、“平衡标准”和“预警标准”三级预警指标，进而依据高炉生命周期的不同阶段的侵蚀特征，相应采取不同的炉缸维护手段及生产操作调节以实现高炉的安全高效生产。

6 结论

通过对高炉炉缸炉底温度过热现象的解析，提出必须建立基于炉缸炉底温度场控制为核心的高炉长寿技术体系，该体系的核心内容包括以下几个方面：

(1)炉缸炉底过热现象的成因是炉缸内渣铁流场和砖衬温度场耦合作用的结果，其中炉缸铁水环流是造成炉缸过热、异常破损的主要原因，而炉缸炉底温度场则是内衬侵蚀状况最直接的体现。

(2)为了实现对炉缸炉底温度场分布的全方位监测和是否“过热”进行科学判断，炉缸炉底精准检测硬件和三维温度场及侵蚀诊断模型软件是必备条件。

(3)对于不同类型的炉缸炉底结构，在高炉一代炉役生命周期的不同阶段，对应不同部位，存在着不同的“无过热”判断标准和管理方法，高炉无过热-自保护体系的建立和维持也需依据其自身的传热特点及侵蚀特征因地制宜。

(4)基于温度场、侵蚀内型及渣铁壳变化在线监测所得到的包括“工作标准”、“平衡标准”和“预警标准”的多级数字化预警机制是实现“自组织-无过热-自保护-永久性”炉缸炉底的科学方法和手段。

7 参考文献

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[2] W.A. Archibald, T. P. Brown, L. A. Leonard. Proposal for a Self-lining BlastFurnace [J]. Iron & Steel, 1957(30): 515-521.

[3] 吴启常，王筱留. 炉缸长寿的关键在于耐火材料质量的突破[J]. 中国冶金，2013，23(7)：11-16.

[4] 张福明. 当代高炉炼铁技术若干问题的认识[J]. 炼铁，2012，31(5)：1-6.

[5] 张福明. 21世纪初巨型高炉的技术特征[J]. 炼铁，2012，31(2)：1-8.

[6] Zhao Hong-bo, Cheng Shu-sen, Zhu Jin-feng,Pan Hong-wei. Study on Mechanics of “Elephant foot shaped” Erosion of BF Hearth[J]. The 5th ICSTI’09, Journal of Iron and Steel Research, International(Supply), 2009, 10-14.

[7] 赵宏博，霍守锋，郝经伟，等. 高炉炉缸的安全预警机制[J]. 钢铁，2013, 48(4)：24-29.

[8] Zhao Hong-bo, Huo Shou-feng, Cheng Shu-sen.Study on the Early Warning Mechanism for the Security of Blast Furnace Hearth[J]. International Journal of Minerals, metallurgy and Materials. InternationalJournal of Minerals, metallurgy and Materials. 2013, 20(4):345-353.

[9] 张福明，程树森. 现代高炉长寿技术[M]. 北京：冶金工业出版社，2012.