高炉炉缸异常侵蚀分析范文

《天津冶金杂志》2015年第一期

1现场检测数据分析

现将2号高炉投产以来的炉底炉缸温度检测数据，做成趋势图见图2。图2高炉炉底、炉缸各层温度趋势曲线对比分析，以及各层检测点圆周方向温度的变化趋势，可以得出以下结论：（1）2号高炉荦7.190m~荦11.200m（陶瓷垫上方炉缸侧壁）之间的各层温度变化急剧，判断该高炉陶瓷杯已遭受破坏。（2）2号高炉的炉底荦4.780m~荦6.388m各测点（陶瓷垫下方）温度普遍偏高，但变化趋势比较稳定，判断炉底4层碳砖基本完好。（3）另2号高炉炉底荦5.586m、荦6.388m外环测点温度在90°/94.5°、153°/157.5°（即北、西方向）上升趋势较快，判断是因局部“象脚”侵蚀后，该部位温度升高传递到炉底所致。（4）从图中温度变化趋势判断，2号高炉陶瓷杯损坏发生在2011年11月。荦7.992m部位（铁口下方）陶瓷杯首先遭受破坏且严重；从荦8.794m向上损坏程度越轻，2012年之后基本处于稳定状态。（5）从图中炉缸荦7.992m标高温度变化趋势线判断，2号高炉从2012-02—08期间，荦7.992m附近陶瓷杯壁大部分已侵蚀完毕，2012年8月之后，各内侧测点温度逐步下降，判断该位置已结成渣铁皮，且稳定存在。（6）从图中炉缸荦7.190m标高温度变化趋势线判断，荦7.190m测点温度从投产后到2011年9月，温度上升速率很高，这是因投产初期炉缸高温铁水向低温耐火材料迅速传递所致，应属正常；2011年10月各测点温度上升趋势缓慢，说明此时该部位耐材工作正常；2011年11月后，各测点温度改变了原有的上升速率持续攀升，说明该部位陶瓷杯自2011年11月开始一直处于侵蚀状态，因铁水环流的不对称性或陶瓷杯耐材存在薄弱环境，造成圆周94.5°、157.5°、211.5°位陶瓷杯受损更为严重。2013年2月17日157.5°位达到最高温度1150℃，该部位陶瓷杯底和杯壁基本上已侵蚀掉，且已造成对碳砖的侵蚀。（7）从现场了解到2号高炉目前的冷却水温差~2℃，荦7.190m位置的炉皮温度没有发现异常，说明目前该高炉生产还不存在安全隐患。

2炉底炉缸温度场模拟计算

建立二维非稳态包括凝固潜热的炉缸、炉底传热数学模型[1]，运用大型商业软件Ansys计算其炉缸、炉底温度场（见图3），根据该高炉的炉底、炉缸现场温度记录值，对炉底炉缸侵蚀情况进行推测计算，得到炉底、炉缸的侵蚀状态（见图4中粗实线所示即为侵蚀线）。从图4的推测结果看，该高炉炉底上层陶瓷垫已侵蚀完毕，“象脚部位陶瓷杯也已不存在，且在标高荦7.190m位置铁水已接近内侧热电偶，距电偶间距约50mm，该标高上方的碳砖局部侵蚀比较严重，最严重位置碳砖仅剩余约600mm。

3原因分析

通过对2号高炉的炉底炉缸各测点温度详细分析，再结合下表2号高炉的铁水和炉渣统计数据，初步判断如下：（1）2号高炉炉底炉缸各测点温度发生异常出现于2011年11月，即投产后的3个月左右，原因是陶瓷杯过早损坏造成的。（2）陶瓷杯的过早损坏可能来自砌筑质量、材料自身质量，也可能是烘炉过程，目前没有掌握直接证据资料，不能确定根本原因。（3）因该高炉投产以来铁水Mn含量高（总平均0.69%），Mn能与铁水无限互溶，形成近似理想熔液，随Mn含量增加，铁水流动性增强[2]，加之冶炼强度一直比较高，导致陶瓷杯损坏后，不能及时在陶瓷杯壁形成渣铁保护层，使得铁水环流一直对陶瓷杯直接冲刷，从而缩短了陶瓷杯寿命。

4应对措施

由于2号高炉陶瓷杯过早损坏，且已经造成局部炉底侧壁碳砖侵蚀，势必影响高炉的寿命。为了更好地维持该高炉安全、稳定、长期生产，采取适当的措施是必要的。（1）加强炉底炉缸各测点温度监控，及时掌握炉底炉缸侵蚀状态；同时建立炉底炉缸段炉皮温度和该段冷却壁水温差的检测制度，及时掌握整个炉底炉缸状态，实现安全生产。（2）在入炉原料中添加含钛（Ti）球团，或从风口喷入钛粉，达到铁水中含Ti：0.15%~0.2%，高熔点的钛化物与铁水及铁水中析出的石墨等形成黏稠状物质，凝结在炉底、炉缸的砖缝和内衬表面，对内衬起到保护作用。（3）通过选择适当的炉料配比，实现对铁水成分的控制：Mn：0.2%~0.4%，S<0.02%，Si>0.4%。（4）将目前每天的出铁次数由16次降低到12~14次，适当减小铁口角度，提高炉缸的容铁量，降低铁水对炉底炉缸的冲刷。（5）适当降低冶炼强度。

5处理效果

经过1年多的生产维护，2号高炉炉底、炉各监测点温度变化情况如下：（1）炉底标高荦4.780m、荦5.586m、荦6.388m各测点温度（陶瓷垫以下）自2013年2月以来趋于稳定，说明炉底的四层碳砖结构保存完好。（2）标高荦7.190m“象脚”位置的测点温度于2013年2月下半月开始急剧下降，到2013年3月下半月达到最低点后又开始上升，2013年6月之后有所回落后到当前整体趋于稳定。在2013年6月份，标高荦7.190m新增的6支电偶的温度值虽然高、低值差别较大，但每点的趋势稳定。（3）标高荦7.992m、荦8.794m两层电偶温度从2013年1月下半月开始回落，到5月下半月到达低谷开始回升，直至2013年9月下半月，然后缓慢下降。（4）标高荦9.596m、荦10.398m、荦11.200m三层电偶温度，自投产以来整体趋势稳定，只是从2013年2月下半月开始略有下降。综上分析判断，自2013年2月到当前，2号高炉的炉底炉缸各测点温度总体趋降，内衬状态维持良好，没有发现进一步恶化。

作者：孙华平高成云单位：中冶华天工程技术有限公司