1、湘钢 1 号高炉炉缸破损原因的调查分析刘竹林摘 要 通过对炉缸、炉底侵蚀状况的调查以及炉缸、炉底实物组成的化学分析,阐述了炉缸、炉底侵蚀曲线形成的原因以及钛护炉的效果。关键词 炉缸 破损 调查分析INVESTIGATION AND ANALYSIS ON CAUSES TO BREAKAGE OFNo.1 BF HEARTH IN XIANGTAN IRON 同时在炉缸中、上部Zn 的破坏作用比较大,分析中显示 Zn 的含量很高。 4 炉衬侵蚀原因分析炉缸调查发现,炉缸与炉腹拐接处、渣口水平区域、铁口及炉缸与炉底交接处砖衬侵蚀相当严重,这些部位的砖衬侵蚀直接关系到炉缸炉底寿命,对一代炉龄起重要
2、作用。国内许多高炉发生的炉缸、炉底烧穿、炉壳开裂等事故均发生在这几个活跃部位,它们对高炉安全生产有着举足轻重的影响。高炉炉缸炉底是高温反应区,冶炼最终产物的聚集带和排出带。在这里的炉衬受到强烈的热力作用,不仅炉衬内表面温度经常达到 1 3001 500 以上,而且由于温度波动引起的热冲击,破坏力很大,同时还受到碱金属 Zn、Pb 等有害元素的化学侵蚀,加上氧化作用,使得这里的炉衬侵蚀严重,特别是炉缸上部(风口带至炉腹处)、渣口水平面、铁口及炉缸下部与炉底连接处的砖衬。因侵蚀程度不一而形成“凸肚形”和“平底蒜头形”。值得注意的是这些部位不仅受到上述破损因素作用,而且还有着各自特殊的成因。4.1
3、炉缸上部由于风口回旋区的存在,上面的炉料在下降过程中产生摩擦力,加上炉料重力及崩料时产生的巨大冲击力,特别是高炉后期边缘发展,焦比升高,大量高温高速煤气液的向上冲刷力等,各力的综合作用,使得该部位的砖衬在后期不断减薄,侵蚀到一定程度后在冷却壁高强度冷却下形成一层稳定的保护性渣皮而得到缓和。4.2 渣口中心水平面高炉放渣时,渣口中心水平面周边砖衬还受到渣环流冲刷,在渣口周围更加剧烈,同时当渣口烧坏时,由于漏入水的作用,使得砖衬表面温度骤变产生变形开裂,进一步削落而变薄,残留的砖衬与中修时差不多。这是由于中修时在砖衬内表面捣固一层 800 mm 厚的碳素料,开炉后由于碳素料具有良好的导热性,当减薄
4、到一定程度形成稳的渣皮后,不再减薄,故在拆炉时还保留有 260290 mm 宽的碳捣层,内表面紧粘着渣皮。4.3 炉缸下部及炉底炉缸铁口周边砖衬非常薄,只剩下 0140 mm,分析原因认为是由于铁水、炉渣的猛烈洗刷,出铁结束时的煤气喷扫,再加上开口机、泥炮的外力作用的结果。在此处的碳捣层由于铁水的漂浮作用和出铁时的环流效应被冲刷,往上逐步增厚。炉缸与炉底相连处,炉役后期边缘发展,中心不够活跃,环流效应加强,加速了砖衬的侵蚀。所剩砖衬只有 160800 mm,在高强度的冷却下,铁水中析出的石墨碳沉积起着保护作用。中间夹着一层 20 mm 厚的略带金黄色的沉积物,经分析 Ti 高达 1.00%。正
5、是由于这一层的保护作用,使得等温线不再下移,炉底侵蚀成“平底蒜头形”。4.4 环缝的形成调查发现,环缝基本上位于形成渣、铁环流的部位。这是由于炉缸砖衬的温度分布从里到外呈递减分布。由于温度分布的不均匀性、造成砖衬的膨胀量不一致,靠近渣铁面膨胀大,而远处则小。根据应力分析,得出热端面受到压应力,冷端面受到拉应力,在这两种应力交界处极易断裂。当受到环流的高温冲击时,加剧了断裂而形成环形裂缝。没有环流作用则形成表面横向条纹,加上有害元素的侵蚀促进砌砖削落成百叶状。5 钛护炉湘钢 1 号高炉曾于 1982 年 9 月与 2 号高炉同期使用含钛烧结矿护炉,入炉 TiO2负荷平均达 13 kg/t。后于
6、1990 年 6 月采用钛渣(生产金红石的废物“窖结料”,含 TiO2 50 %左右)直接入炉。在本次调查中发现,在风口区残存砖衬表面渣皮中含有微量 Ti 元素,见表 2,这是高温反应区还原出来的钛溶于渣中的缘故。在炉底第 4 层及第 5 层之间有一层约 20 mm 厚略带金黄的沉积物,其含 Ti 达 1.00%,正是这层含钛沉积物使得等温面不再下移而起到保护炉底的作用。6 结 语(1)炉缸与炉腹的拐角处、渣口水平面砖衬在各种侵蚀因素的作用下侵蚀较严重,呈“凸肚形”,炉缸下部与炉底相接处侵蚀呈“平底蒜头形”。(2)炉缸炉底实物样成分表明:碱金属 K、Na、Pb 等对砖衬有一定的侵蚀作用,风口区
7、 Zn 对砖衬有较大的侵蚀作用。(3)炉缸炉底侵蚀因素主要有热应力及 K、Na、Pb 等有害元素的化学侵蚀、氧化作用等。炉缸上部由于风口回旋区的影响及炉料重力、摩擦力作用,再加上炉龄后期过分发展的煤气对砖衬的冲刷,使其厚度不断减薄,但随后形成保护性渣皮使侵蚀速度减缓。炉缸铁口处砖衬侵蚀严重,只有 0140 mm,主要是由于渣、铁、煤气的冲刷和开口机、泥炮的机械作用而造成的。炉底侵蚀较轻成“平底蒜头形”,其原因是因为有含 Ti 达 1.00%厚约 20 mm 的沉积物的保护而使等温线下移速度减缓。环形裂缝的形成主要是受到环流状渣铁流的高温影响,热端面受到压应力,冷端面受到拉应力,因受力不均而产生裂缝。在渣口中心水平面砖衬内表面捣固一层厚 800 mm 导热性良好的碳素料,可减轻该部位砖衬的侵蚀程度。(4)高炉采用含 Ti 烧结矿或钛渣护炉,TiO 2负荷约 13 kg/t,对炉底能起到很好的保护作用。刘竹林(株洲职业技术学院)
