高炉长寿技术的应用与研究
高炉长寿概况和技术
高炉长寿概况和技术黄晓煜老师从中国梦、钢铁梦、到事业梦谈起，主要讲述了我国高炉长寿概况，指出了我国高炉长寿技术面临的问题，并详细分析了高炉炉缸破损的原因。
一、高炉长寿概况高炉生产实现高效与长寿的统一, 一直是炼铁工作者关注的课题。
提高高炉生产效率, 可以降低生铁成本中的固定费用; 延长高炉寿命不仅可以节约大修费用, 而且还可以减少由于大修引起的停产损失。
当今长寿高炉的标准是一代炉龄寿命在15年至20年以上，每立方炉容产铁在15000吨的长寿高炉，达到高效、低耗、优质、安全生产的目标。
高炉生产是钢铁企业的核心环节，炼铁生产主要包括高炉主体系统、鼓风系统、原料储备系统、煤气洗涤系统、高炉炉前和渣铁运输系统。
所谓高炉长寿是指高炉主体破损失去功能，即高炉炉身和炉缸发生损坏，需要进行大修，而一次大修的费用和对钢铁企业当期生产经营影响是巨大的。
高炉长寿是一项长期全面系统的工作，需要理论实践、操作基础、技术管理、设备管理紧密结合，才能实现。
二、高炉炉缸破损的总体特征1）大型高炉炉缸侵蚀呈现“象脚”状侵蚀，铁口水平线以下，随着深度的加深而侵蚀加重。
在炉底陶瓷垫和炉缸碳砖交界处最为严重。
2）中小新高炉炉缸侵蚀呈现“蒜头”状侵蚀，铁口水平线以下，随着深度的加深而侵蚀加重。
3）炉缸在铁口上、下方侵蚀和破损有明显的差异。
铁口水平线以上的炉缸，碳砖内表面有渣皮保护，侵蚀轻微，碳砖有明显的环裂和粉化现象。
4）铁口水平线以下炉缸，铁水和碳砖直接接触，碳砖内表面一般没有渣皮，碳砖由内表面向外侵蚀严重。
当剩余碳砖300mm以上时，是可以保障高炉正常冶炼强度生产。
三、高炉炉缸破损机理目前我国高炉炉缸基本分三种情况：一是引进国外碳砖和技术, 使炉缸寿命基本满足生产的要求。
二是多年来在骨干钢铁企业中普遍使用大块焙烧碳砖和高铝砖结合的综合炉底。
因强化冶炼和炉容大型化, 此种炉缸寿命只有2～7年。
三是许多中小高炉采用自焙碳砖炉缸，一代炉龄可达6～10年, 基本满足生产的要求。
高炉长寿技术的应用与研究
高炉长寿技术的应用与研究摘要：本文就是结合高炉长寿研究方面的新技术并结合具体的高炉项目从而探讨了高炉的长寿技术设计，并且在结合实际时间经验的基础上探究了如何做好炉型设计、炉体冷却、耐火砖、喷涂料的选用等方面，进而论述了高炉长寿技术的验证结果，希望本文的这些研究可以为延长我国高炉的实际使用寿命提供一些有意义的参考。
关键词：高炉；长寿技术；炉型；耐火材料前言高炉的长寿技术是一项系统性很强的技术，其需要将高炉的设计、选材、建造、及维护技术等进行多方面的技术融合，才可达到延长高炉寿命的效果。
我们想完成这一目标，就要结合最新的技术、设备、完善生产管理方案，这样我们才可以达到我们所想要的高产、低耗、长寿的目的[1]。
这就要求我们在设计时，像炉型、耐火砖、喷涂料等都要精心挑选，系统的优化，这样高炉的寿命才能保证。
本文就总结出影响高炉寿命的几种主要因素，像高炉的设计、设备质量、耐火材料、燃料操作、维护等方面都是其影响因素，而且随着我们深入的探究其更多的影响因素正在被探究出来。
同时随着我国设计技术的提升，我们所使用的高炉寿命也有了很大的提升，但是与国际最高水平尚还有一定的差距。
所以本文就针对对这一问题进行了论述，以期为我国高炉后续的完善提供一定的参考。
一、影响高炉寿命的因素（一）炉型设计我国的高炉其炉型设计基本上都是参考同类产品而改进完善而来的。
同时随着其设计研究的深入，其炉型正向着矮胖型的方向发展。
但是这样的设计是优缺点同样突出的，总的来说就是我们可以通过加深死铁层深度，加大高炉的直径，从而有效提高高炉的生产效率；同时矮胖的炉身也使炉内腹的煤气上升更顺畅，减少热冲击，进而降低炉内机械的磨损，这样高炉也就增寿了[2]。
（二）炉衬耐火材料高炉内的下作情况一般情况下是最复杂的，所以我们想要保证其炉衬的使用寿命，就要根据其侵蚀状况，找出原因，这样才可以有针对性地用最合适的材料去修补或构建。
我们为了达到使炉衬的热面可以在强化冷却的情况下建立相对稳定的凝结渣铁保护层的目的，我们所选用的炉衬材料必须是超微孔炭砖。
【钢铁知识】高炉长寿技术的应用及评价
前言高炉的长寿技术在70年代以后得到了很大发展，如日本在70年代新建和改建的高炉寿命大都在10年以上，最长的是日本川崎千叶6号高炉（内容积4500m3)，于1977年6月投产，到1994年11月以连续运转了17年零4个月，创造了大型高炉长寿的世界记录，其寿命有望达到20年以上。
西欧和日本70年代后建的其它高炉寿命也都在10年以上。
八十年代以来我国在高炉长寿技术上也有了很大提高，现在也有一批高炉的寿命已有或将要达到8－10年的水平。
如宝钢1号高炉、梅山1、2号高炉寿命都已达到或超过8年。
“八五”期间我国高炉的设计寿命为8年，“九五”我国高炉寿命的目标为12－15年，因此，应用成熟可靠的高炉长寿技术是一项非常重要的任务。
高炉长寿技术是一项综合技术，它与冷却介质，冷却器，耐火材料，合理的设计，施工，高炉的操作与维护及稳定的原燃料条件等密切相关。
2、高炉长寿技术的应用高炉长寿技术在我国已得到了广泛的应用和发展，如目前我国新建和改建的高炉大都采用了软水冷却技术、第三代或第四代冷却壁、在关键部位采用优质耐火材料，如在炉缸炉底采用UCAR 的小块炭砖和陶瓷杯等，炉身下部、炉腰、炉腹采用碳化硅砖、在操作上以认识到了操作与长寿的关系。
2、1冷却设备与冷却系统冷却设备的长寿是高炉长寿的关键，大约在1884年，为延长高炉寿命开始对高炉炉壳采用水冷技术，从那时起直到原苏联人发明了冷却壁，为延长高炉寿命而采用的冷却方式主要是炉壳外部喷水和冷却板。
目前高炉所采用的冷却器主要有冷却板、冷却壁部分高炉在炉缸采用炉壳外部喷水冷却。
2、1、1冷却板在冷却壁应用之前，高炉风口区及其以上的炉体部位主要依靠冷却板（或冷却箱）冷却。
冷却板是呈棋盘式布置插入炉内的，相邻两块间的水平距离通常为冷却板宽的两倍，其层距虽着高度向上由300mm到600mm或更大。
冷却板的制造形式也有铸铁冷却板、钢制（焊接）冷却板、铜制冷却板、铜制冷却板有单室单通道、单室双通道和双室六通道。
高炉长寿的技术和措施
高炉长寿的技术和措施
高炉长寿的技术和措施包括以下几项：
1.合理的设计和选型：选用高质量的耐火材料，设计合理的炉型和炉衬结构，以
提高高炉的稳定性和寿命。
2.严格控制操作条件：合理控制高炉的送风温度、压力、流量等参数，避免过度
操作导致炉衬受损。
同时，要定期检查炉衬的磨损情况，及时修复或更换。
3.强化炉衬维护：通过合理的炉衬维护，减缓炉衬的磨损和腐蚀，延长高炉的使
用寿命。
例如，可以采用喷涂、涂抹等方式，在炉衬表面形成保护层，提高炉衬的耐火性能。
4.定期检查和维修：对高炉进行定期的检查和维修，及时发现并修复潜在的问题，
防止问题扩大导致重大事故。
5.优化操作流程：通过优化高炉的操作流程，降低炉衬的磨损和腐蚀，提高高炉
的使用寿命。
例如，可以采用低氧燃烧技术、控制炉内温度波动等措施，减少炉衬的氧化和热震。
6.采用先进的技术和设备：采用先进的技术和设备，提高高炉的自动化和智能化
水平，降低人为操作失误和设备故障的风险。
例如，可以采用传感器、智能仪表等设备，实时监测高炉的运行状态，实现远程控制和自动调节。
7.加强培训和管理：加强对高炉操作人员的培训和管理，提高他们的专业技能和
素质，确保他们能够熟练掌握高炉的操作和维护技能。
同时，要建立健全的管理制度，规范高炉的操作和维护流程。
总之，高炉长寿的技术和措施需要从设计、选型、操作、维护、维修、技术和管理等多个方面入手，全面提升高炉的稳定性和寿命。
2012国外炉缸长寿研究资料
点是，侵蚀主要向炉底下部
发展，在炉底形成深坑，炉
底侵蚀严重；有减轻炉缸环
流的作用，对侧壁侵蚀较少。
君津3号第1代，炉容
4063 m3高炉，炉役从1971年
至1982年，死铁层深度1.0m，
炉底上层敷设4层炭砖，下部
有5层粘土砖，最下部设1层
炉底结构和侵蚀断面图
圆周上平均残存厚度
石墨SiC砖，炉底总厚度约 4.0m。
象脚侵蚀B； 锅底状侵蚀D； 宽脸状侵蚀C。这是 新近出现的一种侵蚀状态。
3
1.1 象脚侵蚀
脆裂层
象脚侵蚀B特点是，向炉底垂
直方向的侵蚀较少，炉底和侧壁交
界的角部严重侵蚀，有的象脚侵蚀
炉底中心部位反而有些隆起，形如
ZnO沉积层
象脚。炉容1000~5050m3。福山5
高炉；福山2高炉；京浜1高炉；
加古川2高炉；加古川3高炉；千 焦炭、铁混合物 叶3高炉；千叶1号高炉；水岛4高
0.080 1970
君津3
1980
1990
年代
2000
2010
最近，鹿岛1、3号改造成炉容5265m3高炉时，炉缸直径
15m，死铁层深度为4.5m，为30%。日本5000m3级高炉的
死铁层高度一般为炉缸直径的25~30%。
9
1.3 宽脸状侵蚀
上世纪80年代后出现了“宽脸”状侵蚀C，炉缸侧壁和炉 底中心都有侵蚀，而主要影响高炉寿命的侵蚀方向仍然是炉 缸侧壁。如，君津2号高炉、大分2号高炉 、户田1号高炉等 。
国外几乎对所有停炉的高炉都进行详细的解体调查。 不但对残余砖衬进行了详细的研究，而且对残铁、凝 固层、死料堆结构等等方面进行了详细的研究。 国外有一部分高炉不放残铁，炉缸内的状态得到了较 好的保持，为解剖调查创造了良好的条件。
高炉炉缸长寿技术研究
图10 碱金属的含量与温度的关系
表2 武钢高炉K2O+Na2O、Zn负荷计算结果
高炉号 取样计算时 碱负荷kg/tFe （K2O+Na2O） 间 1983年5月 1983年8月 7.61 5.38 Zn负荷（kg/tFe） 0.31 0.42
1号高炉 2号高炉 3号高炉
1981年7月 1985年3月
K、Na、Zn的气化温度分别为766℃、890℃、 908℃，Zn还原温度1030℃，900-1000℃是K、 Na、Zn起破坏作用的温度区间见图10。低于这 一温度K、Na、Zn成固体无法渗透，不会破坏炭 砖。因此提出将炭砖炉衬900-1000℃温度区间 推入炉内可以消除环裂。 实测数据表明,随炭砖导热系数提高，环形裂 缝，向炉内推移，见表4。因此将800-1000℃温 度推入炉内对防治环形裂缝是有效的。当然还有 提高炭砖的抗侵蚀能力、提高微气孔性能，提高 炭砖原料质量等措施都能有效防止K、Na、Zn的 侵蚀。炭砖,刚玉砖侵蚀后的显微结构见图11-22,
图5 武钢2号高炉第二代大修炉缸炉底 砖衬侵蚀测绘图（1981年8月）
图6 武钢4号高炉一代大修炉缸炉底 侵蚀测绘图（1984年7月）
图7 武钢4号高炉第二代大修炉缸炉底 侵蚀测绘图（1996年5月）
图8
武钢4号高炉第三代大修炉缸炉底砖衬侵蚀测绘图 （2006年7月）
图9 武钢5号高炉炉缸、炉底砖衬侵蚀测绘图 （2007年5月）
TFe 1.09 0.96 0.91 0.53 0.63 2.09 4.45 -
SiO2 4.47 0.36 1.30 0.28 3.80 0.08 7.23 -
3）炉缸铁口以上的炭砖侵蚀很少，陶瓷砖则侵蚀很多见图1,8 4）炉底侵蚀形状一般为反锅底形,平锅底形，正锅底形很少见 。见图4,5,6,7,8,9 5）炉缸风口区的砖衬，在风口以上的棕刚玉砖一般都侵蚀光， 由冷凝炉渣覆盖。风口中心线以下，一般从风口大套上沿到炭砖 前端的三角区内留有残存棕刚玉砖。见图1,8 6）炉缸侵蚀深度 武钢高炉1970年以前是采用综合炉底，1970年以后改为全炭砖 炉底，炉底侵蚀深度见表1.采用半石墨炭砖以后炉底侵蚀深度显 著减少。
关于高炉炉缸长寿的若干问题和思考
关于高炉炉缸长寿的若干问题和思考下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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高效长寿高炉技术措施
贴冷却壁全部砌筑热压碳砖NMA，炉底总厚度为2800mm，
有的高炉采用了1600mm。这种碳砖具有以下特点:导热性好，
他的导热性是普通大块碳砖的2倍;抗渗透性;抗碱性好。
但是采用薄炉底时，水冷强度必须保证1150℃等温线不 能下移。
下面是首钢1号到4号高炉炉缸炉底采用的结构和选用的 材质。
炉号 炉底、炉缸结构 炉底、炉缸
(AI203≥80%)
国产碳砖NMA砖高铝砖ω (AI203≥80%)
NMD砖 粘土砖 (ZGN-42)
NM D砖 Si3N4-SC砖 粘土砖 (ZGN-42)
粘土砖 (ZGN-42)
高铝砖 (GL-65)
碳化硅-莫来石异型砖
• 6.加强精料和高风温
• 7. 高炉自动化检测技术
一、选择合理的设计炉型
合理的高炉内型，应高适效长合寿高在炉技一术措定施 的原料条件和操 作制度下的稳定、顺行、高产、低耗、长寿的十字方 针。
在精料、风机允许的情况下，90年代以后设计炉 型时，主要考虑两个方面:
⑴炉腹、炉腰、炉身下部的横向尺寸适当扩大 ⑵以合理的冷却结构形式适当缩小炉腹高度、缩 短炉身高度，这样，把设计炉型调整到操作炉型。 总之，高炉目前采用矮胖炉型。目前推荐的不同 容积的高炉内型主要参数
有效容积/m3
d/mm D/d d1/d Hu/D α(°) β(°)
表1
1300-2000 2000-2500 高效长寿高炉技术措施
8400-9800 1.12-1.08 0.69-0.67 2.85-2.65 80.5-79.5 84-83.8
10000-13400 1.11-1.09 0.67-0.65 2.52-2.23 81.5-80.5 83.5-82
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高炉长寿技术的应用与研究
发表时间：2019-08-05T16:29:40.030Z 来源：《基层建设》2019年第15期作者：黄伟航邓志成黄树生[导读] 摘要：本文就是结合高炉长寿研究方面的新技术并结合具体的高炉项目从而探讨了高炉的长寿技术设计，并且在结合实际时间经验的基础上探究了如何做好炉型设计、炉体冷却、耐火砖、喷涂料的选用等方面，进而论述了高炉长寿技术的验证结果，希望本文的这些研究可以为延长我国高炉的实际使用寿命提供一些有意义的参考。
广西柳州钢铁（集团）公司炼铁厂广西柳州 545002摘要：本文就是结合高炉长寿研究方面的新技术并结合具体的高炉项目从而探讨了高炉的长寿技术设计，并且在结合实际时间经验的基础上探究了如何做好炉型设计、炉体冷却、耐火砖、喷涂料的选用等方面，进而论述了高炉长寿技术的验证结果，希望本文的这些研究可以为延长我国高炉的实际使用寿命提供一些有意义的参考。
关键词：高炉；长寿技术；炉型；耐火材料前言
高炉的长寿技术是一项系统性很强的技术，其需要将高炉的设计、选材、建造、及维护技术等进行多方面的技术融合，才可达到延长高炉寿命的效果。
我们想完成这一目标，就要结合最新的技术、设备、完善生产管理方案，这样我们才可以达到我们所想要的高产、低耗、长寿的目的[1]。
这就要求我们在设计时，像炉型、耐火砖、喷涂料等都要精心挑选，系统的优化，这样高炉的寿命才能保证。
本文就总结出影响高炉寿命的几种主要因素，像高炉的设计、设备质量、耐火材料、燃料操作、维护等方面都是其影响因素，而且随着我们深入的探究其更多的影响因素正在被探究出来。
同时随着我国设计技术的提升，我们所使用的高炉寿命也有了很大的提升，但是与国际最高水平尚还有一定的差距。
所以本文就针对对这一问题进行了论述，以期为我国高炉后续的完善提供一定的参考。
一、影响高炉寿命的因素
（一）炉型设计我国的高炉其炉型设计基本上都是参考同类产品而改进完善而来的。
同时随着其设计研究的深入，其炉型正向着矮胖型的方向发展。
但是这样的设计是优缺点同样突出的，总的来说就是我们可以通过加深死铁层深度，加大高炉的直径，从而有效提高高炉的生产效率；同时矮胖的炉身也使炉内腹的煤气上升更顺畅，减少热冲击，进而降低炉内机械的磨损，这样高炉也就增寿了[2]。
（二）炉衬耐火材料高炉内的下作情况一般情况下是最复杂的，所以我们想要保证其炉衬的使用寿命，就要根据其侵蚀状况，找出原因，这样才可以有针对性地用最合适的材料去修补或构建。
我们为了达到使炉衬的热面可以在强化冷却的情况下建立相对稳定的凝结渣铁保护层的目的，我们所选用的炉衬材料必须是超微孔炭砖。
同时我们也为了防渣铁侵蚀磨损耐火材料，我们可在炭砖的热面加微孔刚玉砖，而炉底则需铺设2层莫来石砖即可，当然了如果有条件的还可在最下层铺设石墨砖和布设炉底水冷管。
（三）高炉冷却设备及其冷却高炉冷却系统的冷却效率是高炉使用寿命的决定性因素之一，而我们想要提高其冷却效率就要使炉墙热面能克服侵蚀和磨损。
同时在高炉中的软熔带的高热负荷区以及炉缸铁口侵蚀区是我们提升高炉寿命必须注意的关键之处。
现如今，高炉的冷却设备种类繁多，技术相对成熟的技术设备也有很多，像冷却壁、板壁复合、支梁水箱等都是成熟的冷却设备。
同时，传统型的冷却壁也在逐步的转变为浇筑型冷却壁。
其基本技术就是将耐火材料铸进铁基中，使耐火砖锥度契合在炉内肋条间，这样我们即可使砖材牢固，又可防其脱落。
而且当前高炉内的冷却水管也改为复合孔型设计了[3]。
相比于传统的冷却板设计，起冷却壁即可使炉壳均匀冷却，又可缩减其厚度，从而提高了高炉的内容积。
当然其也不是完美的，其在修理、更换时就比传统型的要困难的多。
总而言之，立式冷却壁其在高炉的实际运行中效果还是很让人满意的。
二、高炉长寿技术的应用实例
（一）项目概述我们为了延长高炉的使用寿命，就对其应用了高炉长寿的新技术，以期可以延长起使用寿命。
这我们首先就要提高其透气性，降低崩料、悬料问题，所以其炉型的设计是深炉矮胖型。
其改进的参数特点如下：我们将高炉磁铁层的深度加深了700毫米，这样料柱下部的通道其开关就更加的方便了。
其出铁时，我们将铁水设计的由高炉下部流向铁口，这样我们就降低了铁水环流对高炉的侵蚀。
而且我们设计的炉缸高度是3500毫米，这样就可加大风口回旋区，这样我们就即能强化高炉，又可保证炉内热充足，从而达到我们增产增寿的目的。
同时我们还要将炉腹角降低至79o 11' 32"，这样高炉内的煤气流其分布就会更加的均匀了，炉腹的冲蚀也就降低了，这样炉腹的寿命也就得到了保证。
（二）高炉冷却设备及其冷却设计高炉共有14段冷却壁，基本上可以覆盖高炉的各部位。
其设备是全冷却壁型，有耐热铸铁所搭建而成；而在这其中炉腹的第5到11段是全覆盖式冷却壁，在这些冷却壁中其高炉下部多铸钢结构，上部多球墨铸铁结构。
而高炉的上部多使用倒C型冷却壁，同时又利用软水密封循环冷却，这样其冷却的强度和效果都是可以保证的，而且还节水。
高炉其冷却系统就是软水密闭循环和下业水开路冷却复合式应用的[4]。
这样即保证了高炉的冷却效果，又得以保证高炉的使用寿命。
（三）高炉炉衬结构及耐火材料 1. 高炉炉缸结构及材质
我们在经过充分的论证研究后，我们决定用国产的热压小炭块和刚玉莫来石来共组高炉的陶瓷杯复合炉衬结构，当然了我们也结合了高炉的实际情况，仍决定采用其钒钦高炉复合炉衬结构。
同时其高炉的炉底也还是采用常见的莫来石砖、粘土砖、半石墨碳砖的复合炉底。
同时我们也可以将其的复合炉底结构采用y层耐火砖来砌成，其厚度在3600毫米即可，其砌砖的顺序可为：半石墨碳砖、粘土砖、莫来石砖、粘土砖四层均匀铺设即可。
同时我们为了保证炉缸的使用寿命，其都采用莫来石砖结构来构建；粘土砖还要砌至炉腹。
这样铁水冲击的就是莫来石砖了，炭砖的侵蚀就降低了。
当然我们这样设计的目的就是使炭砖不直接接触铁水，这样其侵蚀就会低很多，从而有效的增加其高炉的使用寿命。
当然了还有像磨损最为厉害的风、渣、铁口，这些地方我们是要特别注意的，我们就设计使用了微孔刚玉组合砖来砌筑。
2. 炉腰及炉身内衬结构和材质
传统的高炉运行中，我们都是凭借其炉壁渣皮来维持其正常运行的。
其炉衬厚度其实是对高炉寿命影响很小的一个因素，我们只要使高炉的渣皮层能够处于不断再生的动态平衡中。
那么我们就可以用薄炉衬设计了。
同时我们在设计时炉腰及炉身内衬结构和材质都是要认真对待的。
本文所研究的高炉在其投产后，其使用效果还是较好的，因为其设计技术合理，增寿技术较完善，所以其在实际的生产中的效果还是让人比较满意的，基本上是达到了高炉的历史较高生产水平。
总结
高炉长寿技术的应用其实是一项系统性的研究，虽然其影响因素很多，像其设计、建材、冷却系统、维护、管理等因素都是需要我们完善的，只有完善了这些我们才能达到高炉增寿的目的。
所以，我们想要实现高炉长寿，我们就首先要设计好，做好其高炉的防侵蚀工程，降低其炉内煤气流的冲击，同时还要设计好高炉的冷却系统，在这之后我们只要做好高炉的维护和管理即可。
这样我们就可以从多方面入手来延长高炉的使用寿命了。
参考文献：
[1]张洪海.宣钢4#高炉长寿技术应用实践[J].河北冶金,2016(10):48-50.
[2]张卫东,任立军,沈海波,郭之明.首钢京唐5500m~3高炉长寿技术的应用[J].炼铁,2010(05):11-13.
[3]张卫东. 首钢京唐5500m~3高炉长寿技术应用[A]. 中国金属学会、中国金属学会炼铁分会.2010年全国炼铁生产技术会议暨炼铁学术年会文集（下）[C].中国金属学会、中国金属学会炼铁分会:中国金属学会,2019:4.
[4]张福明. 我国大型高炉长寿技术发展现状[A]. 中国金属学会.2004年全国炼铁生产技术暨炼铁年会文集[C].中国金属学会:中国金属学会,2014:5.。