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

1. 爐缸2段溫度變化趨勢

在7號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，開爐后的前2個月，爐缸溫度由30 °C正常過渡至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，直到2018?06?30爐況失常，爐缸嚴重不活，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)過半個月的爐況恢復(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。

2018年9月隨著提產(chǎn)至7000 t/d，插入炭磚深度150 mm的TE4529點溫度最高上升至525 °C。雖然進行了釩鈦礦護爐、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并未停止，于2018?11?16提前年休進行涼爐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達到了493 °C的極限溫度，公司開始準備停爐澆筑。

護爐期間，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個溫度點突然上升，其中4點達到最大量程824 °C時長約5 min，2點上升至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，證實了“鉆鐵”現(xiàn)象和停爐的及時性和正確性，如圖2所示。

2. 停爐后爐缸破損調(diào)查對比

停爐后通過對爐缸進行清理和破損調(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重，在18—30—7風(fēng)口（圖3，1~30為風(fēng)口編號，1#、2#、3#分別為鐵口編號）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)量分數(shù)2.79%，該位置距停爐前溫度最高點TE4521/TE4529為200 mm，嚴重威脅生產(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，大家都清楚的意識到冷卻設(shè)備漏水對爐缸傳熱過程危害的嚴重性，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層，而且使炭磚、搗料和冷卻壁間產(chǎn)生氣隙，阻礙傳熱過程的正常進行[2]。

因此在第二代爐役中，全廠上下嚴把漏水關(guān)，制定了十字測溫定期打壓、爐頂齒輪箱冷卻系統(tǒng)定期查漏、損壞風(fēng)口及時更換等制度。即使2018年7月出現(xiàn)爐況失常的半個月中，也未出現(xiàn)風(fēng)口大面積損壞和冷卻壁漏水現(xiàn)象，保證了整個水系統(tǒng)的密閉和完整，排除了漏水對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，又使爐墻結(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，定期對鋅和堿金屬進行了測算，并對有害元素含量高的原料進行控制使用，取得了一定效果，表1列舉了2019年停爐前堿負荷和Zn負荷數(shù)據(jù)。

從表中可以看出，板材7號高爐堿金屬負荷略高于行業(yè)標準3 kg/t；而鋅負荷0.25~1.02 kg/t不等，遠超行業(yè)標準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層炭磚與保護磚之間的渣鐵中Zn質(zhì)量分數(shù)高達2.03%，極易造成炭磚的損傷，有待進一步改善。

3.3 炭磚質(zhì)量分析

基于7號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7號高爐所使用的超微孔炭磚的備用磚在國內(nèi)外機構(gòu)進行了多次性能檢測，見表2。通過對比發(fā)現(xiàn)，NDK炭磚大部分指標能滿足技術(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，從而起到保護炭磚的作用。當導(dǎo)熱系數(shù)過低時，爐缸熱量不能及時導(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，加之爐料鋅負荷和堿負荷超標，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

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

（2）本鋼7號高爐第二代爐役中，爐缸改為無陶瓷杯的炭磚結(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，而入爐原料中堿金屬和鋅負荷超標，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

[1]周傳典.高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊.北京:冶金工業(yè)出版社,2002

[2]謝孔明,高維平.高爐爐缸高效運行的改進措施.金屬世界,2022(4):95

[3]余長有,張曉萍,吳宏亮,等.馬鋼3號高爐爐缸爐底炭磚破損調(diào)查.煉鐵,2022,41(4):17

[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

文章來源——金屬世界