高炉长寿技术剖析（之一）
1 概述
高炉长寿技术要保证高炉一代寿命15-20年，炉容产铁13000-15000t/m3或（300-450）×103 t/m2炉缸面积；
高炉长寿是一个系统工程，它涉及设计、选材、验材、安装筑炉、仪表监测、生产管理与操作等多个方面，哪一个方面不到位，都影响高炉寿命。
高炉至今仍然是个黑箱，虽然冶金过程热力学与动力学、传输原理、电子技术等先后应用到生产实践中已有相当长的时间，但是仍然有不少问题没有彻底搞清楚，例如高炉内反应、传热、流体运动、破损等机理。相关人员根据自己的实践和研究，对高炉内的现象做出不同的解析，形成不同的观点、流派。不同流派的观点，在一定程度上提高了高炉寿命，但也存在完全相反的现象。
2 高炉长寿
2.1 防止铁水流对炉缸侧壁砖衬侵蚀技术
现在对炉缸侵蚀甚至烧穿的共识机理是：出铁过程中，铁水环流对侧壁砖衬的机械冲刷和不完全饱和碳的铁水对炭砖的熔蚀。防止这种侵蚀发生的最根本措施是隔离铁水与炭砖的接触，在隔离技术上出现两种完全不同的技术观点：
①通过冷却将铁水与炭砖接触表面温度降到1150℃以下，使铁水在炭砖表面形成薄铁皮层来隔离铁水与炭砖的接触，这样不仅可形成铁皮层，还可以形成渣层来保护。这种观点采用全炭微孔，甚至超微孔炭砖，而且努力提高其导热系数，以使表面温度降到1150℃以下。
②利用陶瓷质砖衬来隔离铁水与炭砖的接触，由于炭砖难于实现抗铁水熔蚀，只有人为地在炭砖表面砌一层陶瓷砖，这就是陶瓷杯壁，只要炭砖的抗铁水熔蚀性能达到陶瓷质耐材时，陶瓷杯是有用的。
这两种技术观点支撑的炉缸炉底结构都有长寿的记录，但是采用任何一种技术措施实现长寿都是有条件的，不是在任何条件下都能达到长寿，有的高炉不仅不长寿，反而短期内出现渗铁、漏铁甚至烧穿。
下面就支撑这两种技术措施的观点谈谈看法：
（1）高炉炉缸侧壁上无凝固保护层
生产中的高炉侧壁炭砖上是没有凝固保护层的，尤其是铁口周边地区，但是存在着粘滞层。该粘滞层起到了隔离铁水主流与炭砖的接触、减弱主流铁水对炭砖的侵蚀、但不能消除侵蚀的作用。如果因某些原因，粘滞层遭到冲击而进入铁水主流，不饱和碳铁水流才会对炭砖机械冲刷和溶解形成象脚形侵蚀。
生产者和研究者发表论文称有凝固层存在，他们在高炉停炉大修破损调查，拆炉时见到了凝固层，不仅有铁而且还有渣。我们认为，这种凝固层是在放残铁时或放残铁后，上部料柱中残余渣铁下滴，遇到低温侧壁凝固在上面的，而不是生产时凝结在上面的。
（2）炉缸炉底的耐材质量
不论是全炭砖还是陶瓷杯结构都用优质炭砖作为主要砖衬。目前的共识是要用焙烧好的微孔炭砖，国内外在研制微孔炭砖上取得很大成绩，为延长高炉炉缸寿命提供了基础。
但是，有好的微孔炭砖，高炉炉缸炉底仍然出现问题、甚至事故的原因主要是：
① 生产炭砖厂家的产品质量并没有达到要求，高炉使用低质炭砖后很快出现问题。优质炭砖要用电煅烧无烟煤作为原料，添加超微金属粉压块焙烧而成，一些厂家为降低成本，在诸多方面偷工减料，焙烧也达不到要求，有的炭砖严格地说是自焙型的。一些厂家生产的炭砖外型不规范，砌筑时出现很大细缝，成为传热过程的热阻，造成炭砖工作热面温度过高等。
② 炭砖中人工石墨过多，它抗铁水熔蚀性能差，一旦炭砖成为工作热面与铁水直接接触，较快地被铁水熔蚀而出现炉缸侧壁侵蚀过快，造成这种现象是原因是追求炭砖的高导热系数。要使炭砖表面形成凝固层就得提高炭砖导热系数，在这一观点的支撑下，生产厂要求炭素厂生产高导热系数炭砖、炭素厂就添加人工石墨制造。本来炭砖中的石墨应该是无烟煤电煅烧过程中炭转化成石墨。但电煅烧的过程中因温度、时间的限制，石墨化程度是有限的，炭素厂为达到客户要求就只有添加人工石墨。所以现在的炭砖应叫半石墨砖、石墨砖。因为它不是炭砖生产过程“石墨化”的产品，而是添加石墨的产品。这类产品导热系数很高，但它并没有起到应有的作用，因为炉缸侧壁内存在很大高热阻的气隙，阻碍了热量的传递，炭砖具有再高的导热系数也无济于事。反而因气隙热阻使炭砖工作表面温度升高，在强烈的铁水流作用下，快速地被冲刷和侵蚀，造成事故，缩短炉缸寿命。
在炭砖使用中存在着使用大块炭砖还是小块炭砖的争论。产生这一争论的原因是在炭砖使用过程中出现了环裂，这是炭砖的一种固有特性，即在800-900℃的部位出现脆性带，在应力作用下产生裂缝，炉内炉缸侧壁温度带分布较均匀的情况下出现环裂，为抑制、消除环裂，将炭砖做成小块。这是UCAR制造小块砖的来由。
小块砖在世界炼铁界并没有完全认同。欧洲、日本、俄罗斯很少使用或不使用小块砖。但中国在UCAR和一些生产商的宣传下风靡一时，但是应该说它并没有解决实质性问题，且带来很多负面影响。
在小块砖质量优秀、砌筑规范、操作管理到位的情况下，对炉缸侧壁寿命有延长。但是它并没有彻底解决炭砖产生裂缝的问题。在小块炭砖通过铁水的高温作用而形成一个杯状整体时，仍然发现炉缸侧壁有环裂。相反没有形成整体时，众多砖缝成为传热的热阻，不利于炉缸寿命。
(来源：炼钢)
现货资源
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