欧洲高炉长寿技术具有独特的特点，如法国陶瓷杯结构的炉缸、石墨加铜冷却壁一体结构的炉衬等。本文介绍了欧洲高炉的炉缸设计，包括炉缸死铁层深度、冷却系统和炉缸耐火材料内衬设计。指出耐火材料要与较深的死铁层相匹配，并且介绍了一些高炉炉缸耐火材料设计实例，同时还介绍了欧洲高炉炉腹、炉腰和炉身下部采用的冷却技术，以及塔塔克鲁斯艾莫伊登铜冷却板配石墨、半石墨整体式设计。通过介绍欧洲这方面的先进技术，以期为我国钢铁公司选择合适的高炉长寿技术提供借鉴。
欧洲长寿高炉现状
欧洲高炉中，炉缸φ8m～11.9m的座数约占43%，大于12m的约占8%。表1列出了欧洲部分长寿高炉和其单位工作容积产铁量。
欧洲高炉炉缸设计
死铁层深度
欧洲早在本世纪80年代末就已加深了高炉炉缸死铁层深度，大部分炉缸死铁层深度大于炉缸直径的20%。
炉缸耐火材料设计
耐火材料与较深的死铁层相匹配
通过部分高炉的运行结果发现，要防止炉缸出现“蒜头状”异常侵蚀，实现较长炉缸寿命，只加深死铁层是不够的，还要有合适的耐火砖衬相匹配。德国萨尔茨吉特b高炉的例子很能说明问题。
萨尔茨吉特b高炉上一炉役，炉缸死铁层深3.1m，但炉底使用大块微孔炭砖，其下为石墨层；炉缸侧壁使用大块炭砖，风口之下的大块炭砖与炉皮间使用捣打层，耐火材料衬的最初厚度为1.2m，铁口长2.5m。该炉役经过11年、1900万t铁水的生产，炉缸损坏严重，出现了“蒜头状”侵蚀。并且停炉后测量发现，耐火材料内衬厚度仅剩50mm，主要原因是所用炭砖易受化学侵蚀，形成了脆性区。
新一炉役炉缸改用高导热薄壁结构，侧壁使用nma尤卡炭砖，厚0.9m；铁口区使用nmd尤卡炭砖，厚1.8m。炉底石墨层上部使用尺寸为750mm×4752mm的大块炭砖，使用大块炭砖的目的是为减少接缝处理，该砖导热性中等，弹性模量较低。大块炭砖外围紧靠炉皮砌一圈nma，既可代替捣打料，又可作防止铁水浸到炉皮的屏障。在炭砖与nma之间，使用特殊处理的捣打石墨，这种石墨受热易膨胀，并且导热性随温度升高而增大。炉底上层使用200mm厚的橄榄石，以保护炭砖。
欧洲高炉典型炉缸结构
近年来，大部分欧洲高炉炉缸耐火材料都选用微孔或者超微孔炭砖，这两种是欧洲典型的炉缸结构。第一种是炉缸侧壁下部由微孔炭砖砌成，上部用不定形炭砖，靠炉皮使用高导热石墨砖，炉底使用不定形炭砖，再下面是石墨砖。第二种侧壁使用微孔炭砖，里面衬以陶瓷杯，炉底上面使用三层黏土砖，再下面为炭砖。
欧洲炼铁专家建议，为了保证炉底和炉缸结构完善，在设计时要进行深入的分析。因为微孔炭砖或超微孔炭砖、高级陶瓷等新型耐火材料具有较高的弹性模量和热膨胀系数，会向炉皮施加较大负荷，所以要根据具体情况进行模型分析，形成较好的结构设计。同时，对所用炭砖进行科学检验，如使用温度为1550℃、含碳为3%的铁水对炭砖进行侵蚀性检验。
欧洲部分高炉炉缸耐火材料设计实例
蒂森克虏伯钢铁公司施韦尔根2号高炉于1993年大修时炉缸采用了陶瓷杯结构，陶瓷侧壁厚400mm，陶瓷侧壁的倾斜度为200侧壁陶瓷杯后为微孔炭砖，炉缸侧壁与炉底过渡区使用莫来石砖，炉底上三层为黏土砖。在炉子运行11年、生产了4000万t铁水后，部分炉底耐材仍保持完好，但铁口下面的侧壁部分出现了过早磨损。同时，得出如下经验：莫来石砖具有很好的抗铁水侵蚀性，黏土砖的使用把磨损线转移到炉底中心；侧壁陶瓷杯正常使用寿命为5年～6年，要进一步延长炉缸使用寿命，要靠炭砖与冷却系统的配合。
塔塔克鲁斯艾莫伊登、siderar倾向使用石墨和半石墨块。塔塔克鲁斯艾莫伊登6号高炉上炉役出现“蒜头状”侵蚀，本炉役除了加深死铁层深度外，在铁口以下的关键区域采用微孔半石墨炭砖。7号高炉于新炉役中，炉缸大部分区域也采用微孔半石墨炭砖。艾莫伊登7号高炉炉缸侧壁的设计为：紧贴炉皮使用厚度约150mm的石墨块作为安全石墨，然后是大的半石墨块，在石墨与半石墨之间有50mm的缝隙，填以石墨捣打料，只有铁口下的半石墨块是微孔的，其他半石墨块不是微孔，约5%的孔隙大于1um。艾莫伊登6号高炉于2002年大修时，采用类似的炉缸结构，但安全石墨厚度增加为250mm～420mm。
塔塔克鲁斯艾莫伊登在炉皮处使用石墨有很好的经验，使用喷水冷却，借助石墨良好的导热能力能够使少量铁水凝固，这在1991年4号高炉维修期间得到证实。
奥钢联林茨a高炉于1994年大修期间，在炉缸炉底最下两层砌了微孔炭砖，上层砌普通炭砖。在炉底边部区域砌石墨砖，以加强冷却，利于形成渣皮。炉缸侧壁包括铁口区，使用微孔炭砖，挨冷却壁区域则使用石墨。
蒂森克虏伯和安赛乐米塔尔的不莱梅都选择了陶瓷杯，并对陶瓷杯的热机械应力进行了研究，以确定膨胀缝以及炉缸底与侧壁过渡区的炭砖尺寸。
炉缸冷却技术
为了保证高炉长寿，新建高炉的炉缸大都使用铜冷却壁冷却。因为冷却系统不仅要能处理常态炉况的传热，还要能够应对炉况急剧波动情况下的峰值热负荷，有时峰值热负荷要超过100kw/m2。随着耐火材料磨损速度增大，内衬变薄，要求冷却系统传热能力增大，只有铜冷却壁能够满足炉缸长寿的要求。
当剩余内衬厚为300mm时，表面温度达1300℃下使用喷水冷却是不够的，因其传热能力不可能超过50kw/m2。当剩余内衬厚为100mm时，理论上需要传热能力超过90kw/m2的冷却系统，而铸铁冷却和箱式冷却满足不了这个要求。因此，在炉缸耐材磨损加剧情况下，要防止炉缸烧穿只能使用铜冷却壁。但并不是说在整个炉缸都使用铜冷却壁，只在关键区域，如铁口区使用就可以了。
炉腹和炉腰以及炉身下部采用的冷却系统
高炉炉腹、炉腰和炉身下部是高炉热负荷较高的区域，这些部位寿命的长短不取决于正常操作状态，而是取决于炉况波动而致的热负荷急剧波动等极限工作条件。炉况波动时热负荷的峰值往往超过正常值的10倍以上，而且炉腹热负荷峰值超过炉腰和炉身部位。艾莫伊登过去曾发现，炉腹热负荷有大于500kw/m2的情况。高热负荷使内衬处于高温状态，高温波动易使内衬耐火材料劣化，导致剥落。
铜冷却壁热面不须用耐火材料，因为传热能力极佳，较易形成渣皮。与铜冷却板相比，铜冷却壁冷却较均匀，管理较容易，所以，欧洲多数高炉采用了铜冷却壁冷却系统。
但塔塔克鲁斯却在艾莫伊登高炉采用了独特的冷却系统，即铜冷却板配石墨／半石墨整体式设计。艾莫伊登曾在炉腹、炉腰和炉身下部测出温度波动达150℃/min的情况，并认为，各种耐火材料中，只有石墨和半石墨能够适应这种温度波动。
艾莫伊登6号和7号高炉炉腹、炉腰和炉身下部设计类似。从炉腹往上，内衬的热面使用碳化硅砖，越往上碳化硅砖密度越大；冷面使用机加工的铜冷封板和机加工的石墨砖结合砌筑的内衬，具有最佳冷却能力；炉腹处组合使用半石墨砖和石墨砖。冷却板长度为500mm,两排冷却板之间的距离约为300mm。
艾莫伊登高炉内衬技术尤其适用于炉料结构中球团比例较高的高炉。美国的ltv、加拿大的多发斯科与阿尔戈马、意大利的piombino、斯洛伐克的vsz等使用100%球团炉料的高炉都采用了艾莫伊登式冷却系统和内衬设计。内衬耐火材料的剥落不仅与耐火材料本身有关，还与高炉所用炉料结构有关，艾莫伊登曾在实际高炉中测出不同炉料结构的温度波动值：烧结矿比例超过90%，50℃/min；烧结矿和球团矿各占50%，150℃/min；球团矿比例超过70%，150℃/min。