本鋼7號(hào)高爐爐容2850 m3，第一代爐齡11年11個(gè)月，2017?08?01停爐后對(duì)全部冷卻壁和炭磚進(jìn)行更換，爐缸側(cè)壁由美國(guó)UCAR小塊炭磚+陶瓷杯結(jié)構(gòu)改為日本NDK大塊炭磚。2017?10?13第二代爐役開(kāi)爐后，隨著冶煉強(qiáng)度和產(chǎn)量的提高，爐缸溫度持續(xù)上升，11個(gè)月后爐缸2段插入炭磚150 mm的電偶溫度便達(dá)到525 °C，為保證生產(chǎn)安全，于2019?04?12停爐對(duì)爐缸進(jìn)行澆筑，第二代爐齡1年6個(gè)月。

1.   爐缸2段溫度變化趨勢(shì)

在7號(hào)高爐的第二代爐役中，以爐缸2段炭磚溫度為代表的爐缸側(cè)壁溫度變化如圖1。由圖可見(jiàn)，開(kāi)爐后的前2個(gè)月，爐缸溫度由30 °C正常過(guò)渡至150 °C左右。隨著產(chǎn)能提高到6700~6800 t/d，爐缸溫度一直呈快速上升趨勢(shì)，直到2018?06?30爐況失常，爐缸嚴(yán)重不活，產(chǎn)量大幅下降后，爐缸溫度才出現(xiàn)一定程度的下降，但經(jīng)過(guò)半個(gè)月的爐況恢復(fù)，產(chǎn)能回到6800 t/d水平后，爐缸溫度再次出現(xiàn)快速上升趨勢(shì)。

2018年9月隨著提產(chǎn)至7000 t/d，插入炭磚深度150 mm的TE4529點(diǎn)溫度最高上升至525 °C。雖然進(jìn)行了釩鈦礦護(hù)爐、壓漿、堵風(fēng)口和減氧限產(chǎn)等一系列的措施，但爐缸溫度上行趨勢(shì)并未停止，于2018?11?16提前年休進(jìn)行涼爐29 h。復(fù)風(fēng)20 d后，爐缸溫度再次出現(xiàn)大幅上升現(xiàn)象，其中2018?12?08 TE4521在24 h內(nèi)由370 °C上升至455 °C，2018?12?30達(dá)到了493 °C的極限溫度，公司開(kāi)始準(zhǔn)備停爐澆筑。

護(hù)爐期間，2018?10?2爐缸2段2層4~5風(fēng)口下方出現(xiàn)“鉆鐵”現(xiàn)象，表現(xiàn)為該處相鄰6個(gè)溫度點(diǎn)突然上升，其中4點(diǎn)達(dá)到最大量程824 °C時(shí)長(zhǎng)約5 min，2點(diǎn)上升至610 °C，經(jīng)5 h后逐步恢復(fù)至突升前水平。停爐后對(duì)該位置冷卻壁拆除發(fā)現(xiàn)，第7層和8層炭磚間的橫縫寬12 mm，并有鐵片存在，證實(shí)了“鉆鐵”現(xiàn)象和停爐的及時(shí)性和正確性，如圖2所示。

2.   停爐后爐缸破損調(diào)查對(duì)比

停爐后通過(guò)對(duì)爐缸進(jìn)行清理和破損調(diào)查發(fā)現(xiàn)，除鐵口區(qū)外，8層以上炭磚基本沒(méi)有侵蝕。位于爐缸“象腳區(qū)”的第7層和第8層大塊炭磚受侵蝕嚴(yán)重，在18—30—7風(fēng)口（圖3，1~30為風(fēng)口編號(hào)，1#、2#、3#分別為鐵口編號(hào)）范圍內(nèi)形成了一道橫向侵蝕溝，深度800~1100 mm之間，與停爐前爐缸2段溫度情況一致。

其中5#風(fēng)口下方侵蝕最為嚴(yán)重，呈“老鼠洞”式侵蝕，最深處炭磚剩余殘厚172 mm，停爐扒料后在該處取樣分析，K2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.79%，該位置距停爐前溫度最高點(diǎn)TE4521/TE4529為200 mm，嚴(yán)重威脅生產(chǎn)安全。

3.   破損原因分析

3.1   生產(chǎn)操作分析

在操作方面，主要是保證爐況的順行和避免冷卻設(shè)備漏水[1]。經(jīng)歷上一代爐役的洗禮，大家都清楚的意識(shí)到冷卻設(shè)備漏水對(duì)爐缸傳熱過(guò)程危害的嚴(yán)重性，冷卻設(shè)備漏水不僅破壞爐缸炭磚前原有的渣鐵黏滯保護(hù)層，而且使炭磚、搗料和冷卻壁間產(chǎn)生氣隙，阻礙傳熱過(guò)程的正常進(jìn)行[2]。

因此在第二代爐役中，全廠上下嚴(yán)把漏水關(guān)，制定了十字測(cè)溫定期打壓、爐頂齒輪箱冷卻系統(tǒng)定期查漏、損壞風(fēng)口及時(shí)更換等制度。即使2018年7月出現(xiàn)爐況失常的半個(gè)月中，也未出現(xiàn)風(fēng)口大面積損壞和冷卻壁漏水現(xiàn)象，保證了整個(gè)水系統(tǒng)的密閉和完整，排除了漏水對(duì)爐缸炭磚壽命的影響。

3.2   有害元素分析

堿金屬和鋅在高爐中危害極大，既劣化爐料，使高爐透氣性惡化，又使?fàn)t墻結(jié)厚，破壞爐襯和炭磚[3]。在入爐料的堿金屬和鋅控制方面，公司根據(jù)各高爐原料消耗情況，定期對(duì)鋅和堿金屬進(jìn)行了測(cè)算，并對(duì)有害元素含量高的原料進(jìn)行控制使用，取得了一定效果，表1列舉了2019年停爐前堿負(fù)荷和Zn負(fù)荷數(shù)據(jù)。

從表中可以看出，板材7號(hào)高爐堿金屬負(fù)荷略高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)3 kg/t；而鋅負(fù)荷0.25~1.02 kg/t不等，遠(yuǎn)超行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)0.15 kg/t，在破損調(diào)查中發(fā)現(xiàn)位于7~9風(fēng)口下，第8層炭磚與保護(hù)磚之間的渣鐵中Zn質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)2.03%，極易造成炭磚的損傷，有待進(jìn)一步改善。

3.3   炭磚質(zhì)量分析

基于7號(hào)高爐爐缸炭磚異常侵蝕這一情況，我公司和日本NDK公司共同對(duì)7號(hào)高爐所使用的超微孔炭磚的備用磚在國(guó)內(nèi)外機(jī)構(gòu)進(jìn)行了多次性能檢測(cè)，見(jiàn)表2。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，NDK炭磚大部分指標(biāo)能滿足技術(shù)協(xié)議要求，但導(dǎo)熱系數(shù)低于協(xié)議規(guī)定的18 W/（m·K）。

無(wú)陶瓷杯的爐缸炭磚結(jié)構(gòu)主要靠炭磚良好的導(dǎo)熱性使1150 °C等溫線穩(wěn)定在渣鐵黏滯層中，避免炭磚和液體渣鐵的直接接觸，從而起到保護(hù)炭磚的作用。當(dāng)導(dǎo)熱系數(shù)過(guò)低時(shí)，爐缸熱量不能及時(shí)導(dǎo)出，1150 °C等溫線向炭磚內(nèi)部推移，造成炭磚和液體渣鐵直接接觸，加之爐料鋅負(fù)荷和堿負(fù)荷超標(biāo)，加速了爐缸炭磚的滲透熔蝕，所以炭磚導(dǎo)熱系數(shù)偏低是造成爐缸快速侵蝕的主要誘因。

4.   結(jié)束語(yǔ)

（1）爐缸炭磚溫度的異常升高準(zhǔn)確的反應(yīng)出炭磚受侵蝕情況，事實(shí)表明，在測(cè)得溫度最高點(diǎn)525 °C處炭磚剩余殘厚172 mm，隨時(shí)有燒穿的可能，停爐澆注及時(shí)合理。

（2）本鋼7號(hào)高爐第二代爐役中，爐缸改為無(wú)陶瓷杯的炭磚結(jié)構(gòu)后，由于NDK炭磚的導(dǎo)熱系數(shù)偏低，導(dǎo)致傳熱受阻，不能形成穩(wěn)定的渣鐵黏滯層，1150 °C等溫線向炭磚內(nèi)部推移，造成炭磚與液體渣鐵直接接觸，鐵水及其環(huán)流造成的炭素的侵蝕[4]，炭磚侵蝕過(guò)速，爐缸壽命偏短。

（3）由于爐缸炭磚不能形成穩(wěn)定的黏滯層保護(hù)，而入爐原料中堿金屬和鋅負(fù)荷超標(biāo)，導(dǎo)致堿金屬和鋅蒸汽的破壞力翻倍，加速了炭磚熔蝕和磚縫膨脹，從而炭磚快速剝落，爐缸溫度直線上升。

參考文獻(xiàn)

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[4]張壽榮, 于仲潔. 高爐失常與事故處理. 北京: 冶金工業(yè)出版社, 2012

文章來(lái)源——金屬世界