我国高炉炉缸破损情况初步调查.docx

我国高炉炉缸破损情况初步调查
黄晓煜薛向欣
(鞍山钢铁(集团)公司)(东北大学)
摘要结合鞍钢2号和7号等高炉和2号高炉的调查结果，对国内部分高炉炉缸破损情况进行初步调查，对炉缸破损缘由做了初步分析和讨论，认为构成我国高炉炉缸环形断裂的主要缘由是由于碳砖本身物化功能差和炉缸碳砖和高炉炉壳之间的热应力；环裂的出现加剧了炉缸的异常侵蚀。关键词高炉炉缸炉缸侵蚀热应力环形断裂
PRELIMINARYINVESTIGATIONONBLASTFURNACEHEARTHDAMAGEINCHINA
HUANGXiaoyuXUEXiangxin
(AnshanIron&Steel(Group)Co.)(NortheasternUniversity)
ABSTRACTApreliminaryinvestigationwasmadeonhearthdamageofanumberoffurnacesinChina,andtheanalysisanddiscussionarepresentedforreasonsofhearthdamageinthispaper.Themainreasonsofringcrackofthehearthare:1.Improperphysicalandchemicalpropertiesofbakedcarbonbricks.2.Thethermalstressexistingincarbonbricks,aluminabricksandthefurnaceshell.Theformationoftheringcrackaggravatestheabnormalerosionofthehearth.KEYWORDSblastfurnacehearth,heartherosion,thermalstress,ringcrack
1前言
目前我国高炉炉缸基本分三种情况：一是引进国外碳砖和技术，使炉缸寿命基本满足生产的要求。如宝钢1号高炉采用日本大块碳块，一代炉龄达10年多，但还需用钒钛矿护炉；二是多年来在骨干钢铁企业中普遍使用大块焙烧碳砖和高铝砖结合的综合炉底。因强化冶炼和炉容大型化，此种炉缸寿命只需2～7年。在采用综合炉底的高炉中，鞍钢7号高炉的破损具有代表性，图1是7号高炉1987年大修时炉缸破损剖面［1］；三是许多中小高炉采用自焙碳砖炉缸，一代炉龄可达6～10年，基本满足生产的要求。1992年鞍钢7号高炉采用自焙碳砖陶瓷砌体复合炉缸以来，已有五座1000～2580m3的高炉采用此种炉缸。实践证明，该炉缸令人满意［2］。本文就我国广泛使用的焙烧碳砖综合炉底的破损情况进行了初步调查。

图1鞍钢7号高炉1987年大修炉缸破损剖面图Fig.1SectionaldrawingforheartherosionofNo.7BFinreliningin1987
2调查与分析
焙烧碳砖和高铝砖综合炉缸炉底破损的两个突出特征是异常侵蚀和环形断裂，找出其构成机理对实现短命是必要的。2.1破损机理调查分析(1)铁水接触碳砖后，发生铁液的渗透、碳素的溶解和铁水对碳砖的机械冲刷。因温度波动，导致碳砖龟裂和脆化。这就破坏了碳砖的结构，构成了碳砖的侵蚀。(2)热应力的破坏作用。因炉壳在炉缸处有折点，加之焙烧碳砖尺寸大，开炉后碳砖里外两端温差大，使碳砖产生热应力。碳砖热端的热膨胀、冷端受到炉壳的限制及综合炉底中高铝砖和碳砖膨胀系数的差异也添加了碳砖的热应力。几种热应力的综合结果构成了环裂。停炉后的破损调查发现，碳砖热端向上折断。由断口判断，这是明显的机械损坏。这类环缝并不是因所谓脆化而酿成的微小裂缝，而是明显的裂缝，断口清晰。1993年12月鞍钢2号高炉大修停炉时拍了环裂的照片(略)。1978年武钢1号高炉炉缸破损调查均证明了类似的景象。(3)碱金属的破坏作用。这一作用主要发生在环裂缝外侧和冷却壁或风口漏水处。在多次炉缸破损调查中发现环裂缝外侧碳砖呈疏松粉末状，且碳砖出现溶洞。表1给出了已粉化疏松的碳砖中的碱金属含量。值得留意的是，由多个破损炉缸看到，环裂外侧碳砖只是局部而不是大部分出现失去强度的疏松粉化形状。表1是从环缝和冷却壁间出现粉化的碳砖样与环缝和碳砖内表面间未粉化的碳砖样分析结果的对比，可见碱金属破坏作用应主要发生在环缝外侧。
表1炉缸碳砖中碱金属含量%
Table1Alkalimetalcontentincarbonbricks%

成分FeOK2ONa2O环缝内侧9.790.180.15环缝外侧0.990.830.32
2.2炉缸破损外形的调查分析普通中小高炉炉缸异常侵蚀的外形为“蒜头形”，而大型高炉中心存在“死区”和铁水环流，炉缸侵蚀的外形为“蘑菇形”。构成此异常侵蚀有如下缘由。(1)除炉缸内铁水环流的作用外，碳砖本身物化