高炉炉缸形成“蒜头状”侵蚀的分析和对策

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1、高炉炉缸形成“蒜头状”侵蚀的分析和对策摘　要　高炉炉缸死铁层部位形成“蒜头状”侵蚀是影响高炉炉缸寿命的关键。形成“蒜头状”侵蚀的根本原因是炉缸死铁层部位没有持久的渣皮覆盖以及碳砖抗铁水侵蚀能力差；其对策主要是在碳砖砌体热面增加保护层和改善碳砖的有关性能。关键词　炉缸　死铁层　蒜头状　侵蚀　　邯钢1260m3高炉采用“碳砖+高铝砖”的深死铁层综合炉底，炉底和炉缸碳砖均为半石墨碳砖，炉底和炉体采用软水闭路循环冷却。该高炉1992年7月投产，1995年4月炉缸烧穿，1995年12月停炉大修，一代炉役产生铁231.1万t。　　该高炉炉缸是典型

2、的“蒜头状”侵蚀(图1)。由图1可见，高炉炉底采用强制水冷，深死铁层和碳砖上面砌筑优质陶瓷垫，其寿命问题已基本得到解决；高炉炉缸铁口中心线以上，一般侵蚀比较缓慢；而死铁层部位产生“蒜头状”侵蚀是影响高炉炉缸寿命的关键。1　炉缸产生“蒜头状”侵蚀的原因分析　　高炉炉缸的死铁层部位之所以比较普遍地出现“蒜头状”侵蚀，笔者认为，最根本的原因是该部位的碳砖没有持久的渣皮保护，铁水直接接触碳砖。1.1　炉缸内渣皮覆盖状况图1　邯钢1260m3高炉炉缸侵蚀情况Fig.1　DiagramoftheheartherosioninHangangBF(1

3、260m3)　　高炉停炉后发现，铁口中心线以上的碳砖基本上都被渣皮覆盖，而铁口中心线以下的死铁层部位碳砖基本上没有渣皮覆盖。　　生产过程中，铁口中心线以上部位有液态渣存在，冷却后在碳砖表面凝固成一定厚度的渣皮。而铁口中心线以下的死铁层部位，在日常生产中，总是存满铁水，炉渣不能达此，也即不可能形成渣皮。在新开炉铁水生成前，即使炉渣首先到达死铁层而形成渣皮，但由于在以后的生产过程中，没有新的渣皮生成，这些渣皮也会由于种种原因而逐渐减薄直至完全消失，所以在高炉的长期生产过程中，该部位铁水直接接触碳砖。1.2　碳砖的环裂　　高炉生产实践表明，

4、高炉在生产过程中碳砖确实存在环裂现象，裂缝宽度有的可达20mm，见图2。因为碳砖环裂后裂缝处出现气体隔热层，其内部的热量向外传递受阻，外部的冷却效果因此而降低，使碳砖温度升高，侵蚀速度加快。所以，环裂对炉缸的寿命产生很大影响。　　碳砖产生环裂的主要原因是碳砖较长，内外温差大，因而产生剪应力。由于铁口中心线以上的碳砖在正常状态下有较厚的渣皮覆盖，因此，碳砖热面温度相对较低；而铁口中心线以下的碳砖没有渣皮覆盖，铁水直接接触碳砖，其热面温度高得多。因此，后者比前者内外温差大，热应力也大，这和某些高炉热应力的测定结果是吻合的。由此可见，死铁层

5、部位的碳砖因热应力大而易产生环裂和裂纹，是死铁层形成“蒜头状”侵蚀的重要原因之一。图2　邯钢1260m3高炉碳砖环裂情况Fig.2　RingcrackincarbonbricksinHangangBF(1260m3)　　碱金属侵入碳砖使其变脆，促使碳砖环裂，但由于死铁层部位经常存满铁水，碱金属很难与该部位碳砖接触。因此，碱金属侵入碳砖而促使其环裂不是死铁层部位形成“蒜头状”侵蚀的主要原因。1.3　铁水对碳砖的侵蚀　　由于死铁层部位的碳砖没有渣皮覆盖，长期与铁水直接接触，该部位碳砖不仅因热应力大而受到严重的破坏，而且，铁水还会沿着碳砖气

6、孔孔道和裂缝向碳砖内部渗透，有的渗入深度可达400～500mm，无论是肉眼还是显微观察都十分清楚(图3)。　　渗入碳砖的铁水停留在碳砖的气孔孔道和裂纹中，经长期浸泡和化学侵蚀，到达一定程度后，碳砖的结构遭到破坏，相当于形成无数小碳块，处于被铁水的包围之中，这些小碳块逐渐溶解于铁水中，即产生所谓微观“漂浮”侵蚀现象。　　另外，炉底取样的分析结果表明，砖缝中凝铁的碳含量竟高达7.34%，比正常铁水中碳含量高3%左右。这说明铁水与碳砖的长期接触，还存在着化学反应，即化学溶解。图3　邯钢1260m3高炉碳砖渗铁情况Fig.3　Hotmetal

7、erosionincarbonbricksinHangangBF(1260m3)　　由上述可见，铁水长期直接接触碳砖，不仅在碳砖表面，而且在铁水渗入的碳砖内部，都存在着铁水溶解碳的反应，这种反应既有物理反应，也有化学反应，两种反应相互促进，共同侵蚀碳砖。尤其是碳砖的大孔径气孔率高和石墨化程度高，上述反应更加明显。这也是碳砖比优质陶瓷砖抗铁水侵蚀能力差，陶瓷质炉缸形成“蒜头状”侵蚀较轻的原因之一。由此可见，铁水对碳砖的侵蚀也是死铁层形成“蒜头状”侵蚀的一个重要原因。1.4　炉缸内的铁水环流　　由于炉缸内“死焦堆”的存在，高炉出铁过程中，

8、铁水出现环流是必然现象。但在什么部位出现环流最严重，环流达到什么程度，对“蒜头状”侵蚀有多大影响，这些问题需要进一步研究和探讨。笔者认为，出铁过程中，铁水环流主要发生于铁口中心线以上，而不应该发生于死铁层出现“蒜头状”侵