高爐爐缸異常侵蝕分析范文

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《天津冶金雜志》2015年第一期

1現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)分析

現(xiàn)將2號高爐投產(chǎn)以來的爐底爐缸溫度檢測數(shù)據(jù)，做成趨勢圖見圖2。圖2高爐爐底、爐缸各層溫度趨勢曲線對比分析，以及各層檢測點圓周方向溫度的變化趨勢，可以得出以下結論：（1）2號高爐犖7.190m~犖11.200m（陶瓷墊上方爐缸側壁）之間的各層溫度變化急劇，判斷該高爐陶瓷杯已遭受破壞。（2）2號高爐的爐底犖4.780m~犖6.388m各測點（陶瓷墊下方）溫度普遍偏高，但變化趨勢比較穩(wěn)定，判斷爐底4層碳磚基本完好。（3）另2號高爐爐底犖5.586m、犖6.388m外環(huán)測點溫度在90°/94.5°、153°/157.5°（即北、西方向）上升趨勢較快，判斷是因局部“象腳”侵蝕后，該部位溫度升高傳遞到爐底所致。（4）從圖中溫度變化趨勢判斷，2號高爐陶瓷杯損壞發(fā)生在2011年11月。犖7.992m部位（鐵口下方）陶瓷杯首先遭受破壞且嚴重；從犖8.794m向上損壞程度越輕，2012年之后基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。（5）從圖中爐缸犖7.992m標高溫度變化趨勢線判斷，2號高爐從2012-02—08期間，犖7.992m附近陶瓷杯壁大部分已侵蝕完畢，2012年8月之后，各內(nèi)側測點溫度逐步下降，判斷該位置已結成渣鐵皮，且穩(wěn)定存在。（6）從圖中爐缸犖7.190m標高溫度變化趨勢線判斷，犖7.190m測點溫度從投產(chǎn)后到2011年9月，溫度上升速率很高，這是因投產(chǎn)初期爐缸高溫鐵水向低溫耐火材料迅速傳遞所致，應屬正常；2011年10月各測點溫度上升趨勢緩慢，說明此時該部位耐材工作正常；2011年11月后，各測點溫度改變了原有的上升速率持續(xù)攀升，說明該部位陶瓷杯自2011年11月開始一直處于侵蝕狀態(tài)，因鐵水環(huán)流的不對稱性或陶瓷杯耐材存在薄弱環(huán)境，造成圓周94.5°、157.5°、211.5°位陶瓷杯受損更為嚴重。2013年2月17日157.5°位達到最高溫度1150℃，該部位陶瓷杯底和杯壁基本上已侵蝕掉，且已造成對碳磚的侵蝕。（7）從現(xiàn)場了解到2號高爐目前的冷卻水溫差~2℃，犖7.190m位置的爐皮溫度沒有發(fā)現(xiàn)異常，說明目前該高爐生產(chǎn)還不存在安全隱患。

2爐底爐缸溫度場模擬計算

建立二維非穩(wěn)態(tài)包括凝固潛熱的爐缸、爐底傳熱數(shù)學模型[1]，運用大型商業(yè)軟件Ansys計算其爐缸、爐底溫度場（見圖3），根據(jù)該高爐的爐底、爐缸現(xiàn)場溫度記錄值，對爐底爐缸侵蝕情況進行推測計算，得到爐底、爐缸的侵蝕狀態(tài)（見圖4中粗實線所示即為侵蝕線）。從圖4的推測結果看，該高爐爐底上層陶瓷墊已侵蝕完畢，“象腳部位陶瓷杯也已不存在，且在標高犖7.190m位置鐵水已接近內(nèi)側熱電偶，距電偶間距約50mm，該標高上方的碳磚局部侵蝕比較嚴重，最嚴重位置碳磚僅剩余約600mm。

3原因分析

通過對2號高爐的爐底爐缸各測點溫度詳細分析，再結合下表2號高爐的鐵水和爐渣統(tǒng)計數(shù)據(jù)，初步判斷如下：（1）2號高爐爐底爐缸各測點溫度發(fā)生異常出現(xiàn)于2011年11月，即投產(chǎn)后的3個月左右，原因是陶瓷杯過早損壞造成的。（2）陶瓷杯的過早損壞可能來自砌筑質(zhì)量、材料自身質(zhì)量，也可能是烘爐過程，目前沒有掌握直接證據(jù)資料，不能確定根本原因。（3）因該高爐投產(chǎn)以來鐵水Mn含量高（總平均0.69%），Mn能與鐵水無限互溶，形成近似理想熔液，隨Mn含量增加，鐵水流動性增強[2]，加之冶煉強度一直比較高，導致陶瓷杯損壞后，不能及時在陶瓷杯壁形成渣鐵保護層，使得鐵水環(huán)流一直對陶瓷杯直接沖刷，從而縮短了陶瓷杯壽命。

4應對措施

由于2號高爐陶瓷杯過早損壞，且已經(jīng)造成局部爐底側壁碳磚侵蝕，勢必影響高爐的壽命。為了更好地維持該高爐安全、穩(wěn)定、長期生產(chǎn)，采取適當?shù)拇胧┦潜匾摹＃?）加強爐底爐缸各測點溫度監(jiān)控，及時掌握爐底爐缸侵蝕狀態(tài)；同時建立爐底爐缸段爐皮溫度和該段冷卻壁水溫差的檢測制度，及時掌握整個爐底爐缸狀態(tài)，實現(xiàn)安全生產(chǎn)。（2）在入爐原料中添加含鈦（Ti）球團，或從風口噴入鈦粉，達到鐵水中含Ti：0.15%~0.2%，高熔點的鈦化物與鐵水及鐵水中析出的石墨等形成黏稠狀物質(zhì)，凝結在爐底、爐缸的磚縫和內(nèi)襯表面，對內(nèi)襯起到保護作用。（3）通過選擇適當?shù)臓t料配比，實現(xiàn)對鐵水成分的控制：Mn：0.2%~0.4%，S<0.02%，Si>0.4%。（4）將目前每天的出鐵次數(shù)由16次降低到12~14次，適當減小鐵口角度，提高爐缸的容鐵量，降低鐵水對爐底爐缸的沖刷。（5）適當降低冶煉強度。

5處理效果

經(jīng)過1年多的生產(chǎn)維護，2號高爐爐底、爐各監(jiān)測點溫度變化情況如下：（1）爐底標高犖4.780m、犖5.586m、犖6.388m各測點溫度（陶瓷墊以下）自2013年2月以來趨于穩(wěn)定，說明爐底的四層碳磚結構保存完好。（2）標高犖7.190m“象腳”位置的測點溫度于2013年2月下半月開始急劇下降，到2013年3月下半月達到最低點后又開始上升，2013年6月之后有所回落后到當前整體趨于穩(wěn)定。在2013年6月份，標高犖7.190m新增的6支電偶的溫度值雖然高、低值差別較大，但每點的趨勢穩(wěn)定。（3）標高犖7.992m、犖8.794m兩層電偶溫度從2013年1月下半月開始回落，到5月下半月到達低谷開始回升，直至2013年9月下半月，然后緩慢下降。（4）標高犖9.596m、犖10.398m、犖11.200m三層電偶溫度，自投產(chǎn)以來整體趨勢穩(wěn)定，只是從2013年2月下半月開始略有下降。綜上分析判斷，自2013年2月到當前，2號高爐的爐底爐缸各測點溫度總體趨降，內(nèi)襯狀態(tài)維持良好，沒有發(fā)現(xiàn)進一步惡化。

作者：孫華平高成云單位：中冶華天工程技術有限公司