『技术文献』2650m3高炉炉缸侵蚀调查与原因探讨

2

炉缸侵蚀原因分析

高炉炉缸侵蚀形状主要有三类:①炉底中心部位侵蚀的“锅底状”侵蚀，②炉缸侧壁和炉缸炉底交界处侵蚀的“象脚状”侵蚀，③炉缸和炉底内衬均匀侵蚀，未出现明显的“象脚状”侵蚀，也未出现锅底状侵蚀。高炉内部耐材是一种缓蚀炉衬，即侵蚀掉一层，就减薄一层，不易修补，不易再生。所以，炉缸维护的基本原理就是要控制炭砖的侵蚀速度，适当地在炭砖表面形成稳定的凝铁保护层［1］。

2650m3高炉炉缸侵蚀呈第二种“象脚状”侵蚀，其特征是在炉缸侧壁和炉底交界处内衬侵蚀呈“象脚状”，特别是铁口区域下方的炉缸侧壁侵蚀最为严重，该部位极易发生烧穿事故。王筱留、焦克新等经过研究［2］认为，高炉炉缸炭砖表面是4种类型(即富铁层、富渣层、富石墨层和富钛层)的复合保护层作用，进而保护炉缸炭砖被侵蚀。如果复合保护层被破坏，炭砖的侵蚀就会加快。而影响炉缸炭砖复合保护层的因素有:炉缸冷却、冶炼强度、生铁内［C］［Si］［Ti］的含量、炉缸铁水流动、炉前出铁等。

3．1铁水环流破坏炭砖保护层

柳钢2650m3高炉象脚区侵蚀严重而炉缸中心炭砖侵蚀很少，说明边缘环流侵蚀远大于中心侵蚀，进一步说明炉缸边缘环流破坏炭砖复合保护层是造成炉缸象脚区侵蚀的主要原因。实际上在清理到炉底沉淀物时，发现存在一个边缘较低、中间高的大鼓包沉淀物(堆满高至6、7层炭砖)，这种鼓包就是正常生产时的中心死料柱，中心大鼓包说明生产时死料柱透液性不够。基于柳钢较为复杂的生产条件，在一代炉龄期间，长期采用中心加焦疏导中气流，是一种有效手段，高炉能够保持较好的指标和取得高产。但从悬塌料次数、休慢风时间、小套烧损数量均较多这一数据来看，高炉并没有达到一个长期稳定顺行的生产状态，这对于保持炉缸的活跃是极为不利的，这样必然造成中心死料柱过大，炉缸中心透液性减弱，加重了炉缸内铁水环流，炭砖复合保护层不稳定或者被破坏，加速炉缸炭砖的侵蚀，由于出铁原因，环流至出铁口附近的铁水速度是最快的，造成了3个出铁口区域的严重侵蚀。

3．2风口冷却水作用

邹忠平，印民等研究认为［3］，炉缸积水的汽化会形成气隙，气隙会阻碍炉缸的传热，破坏炉缸炉墙的传热平衡，因而导致炭砖热面凝固保护层被高温和流动的铁水所溶蚀;水蒸气催化炉缸中煤气发生析碳反应，所析出的碳粉在炭砖和凝固层界面聚集，也会导致凝固保护层的脱落。

从2650m3高炉一代炉龄生产情况来看，每年烧损小套数量多(见表2)，据统计，几乎每月有一次休风更换小套的情况，每次更换小套数量2～4个。风口烧损后漏进炉内的冷却水量是巨大的，每小时可达数吨，常年大量的冷却水进入炉缸导致炭砖表面保护层不稳定或者被破坏，加速炉缸炭砖的侵蚀。

3．3有害元素破坏砖衬

炉内循环的Pb、Zn沉积在炉体砖衬缝隙中挤压破坏砖衬，造成砖衬上涨、开裂、分层、粉化等。从本次侵蚀调查中发现，在铁口下方的环炭和炉底砖缝中，均存在沉积的白色ZnO和铅块，特别是在清理炉底第1、2层炭砖以及找平层石墨瓦砖缝间均发现有铅沉积，第3、4层炭砖缝隙变宽，第2层炭砖标高呈现出高低不平还出现裂纹，说明Pb、Zn的富集已经造成炉缸部分区域炭砖上涨和开裂，使得渣铁更容易侵蚀砖衬。另外，2650m3高炉近5年每年年休时都要更换3～5个被风口组合砖挤压变形的中套，也说明炉缸砖衬因受碱金属侵蚀造成砖衬上涨，进而挤压风口中套而变形。

3．4强化冶炼加速耐材侵蚀

柳钢2650m3高炉从2017年大幅度提高冶炼强度，产量提升带来边缘环流加剧，炉缸炭砖表面的保护层变薄，炭砖侵蚀也必然加快。所以，对于“象脚状”侵蚀高炉，在冶炼强度大幅提升后，更要注重保持充足的中心气流和活跃炉缸，提高中心死料柱的透液性，减小边缘环流对炭砖的侵蚀。

结语

⑴通过调查得出柳钢2650m3高炉炉缸为“象脚状”侵蚀，铁口下方的象脚区是最严重的部位，已经侵蚀到冷却壁表面，除铁口下方象脚区外部分的耐材侵蚀程度很小。

⑵经分析2650m3高炉的侵蚀特点，得出出炉缸边缘环流过强、风口冷却水作用、高强度冶炼破坏炭砖表面保护层，是侵蚀严重的主要原因，碱金属、Pb、Zn等有害元素的循环富集破坏砖衬是重要原因，除了损坏砖衬本身外，还造成砖衬上涨导致风口变形严重。

⑶在2021年下半年2650m3高炉在发现铁口象脚区温度异常后，通过制度调整气流减少边缘环流和采取钒钛矿护炉生产，扒炉后观察到炉底位置有形成一层较厚的护炉渣铁凝结层，说明护炉对延缓砖衬的进一步侵蚀有非常好的效果。