【中國耐火材料網】
中國高爐煉鐵生產技術雖然取得了明顯的進步,但鋼鐵企業高爐長壽和生產安全方面的問題日益突出。據不完全統計,2012年,中國有10座高爐爐缸出現問題,以致燒穿;國外近年也有10余座高爐(爐缸直徑大于9m)出現爐缸問題,經濟損失巨大。此外,中國鋼鐵企業煉鐵風溫與能效水平與國際先進水平仍有一定差距,企業之間熱風溫度差距較大,使能源利用效率降低,影響了中國煉鐵工序能耗和成本的降低。2012年底召開的全國高爐長壽與高風溫技術研討會上,中國煉鐵行業的設計、應用方面的專家從設計、關鍵設備與材料選擇、施工和操作維護等方面系統總結交流了國內外高爐長壽技術和高風溫技術的成功經驗,分析研究高爐長壽技術和高風溫技術應解決的突出問題與發展趨勢,對于高爐爐缸爐底的損壞機制分析、長壽爐缸爐底結構設計、長壽關鍵要素的分析和對策、熱風爐實現高風溫的方法及其關鍵技術等熱點問題,進行了探討。
對爐缸損壞機制判斷比較統一,當前追求高冶煉強度和原燃料質量下降是中國高爐生產問題頻出的重要原因之一。
中冶賽迪工程技術股份有限公司煉鐵專家項鐘庸認為:高爐長壽是爐體結構、材料、設備、管理、操作維護等方面綜合匹配的效果。提高爐底炭磚致密程度-高導熱性及抗渣鐵侵蝕性、提高爐身冷卻壁的冷卻能力、控制爐缸側壁和爐底的冷卻、優化側壁溫度管理、改善爐料分布等才能達到延長高爐的壽命。為了防止爐缸事故以及采取最佳的綜合措施,力求提高操作技術,保護爐缸側壁的護爐、防止鐵水環流對側壁的沖刷,防止未還原的爐料進入爐缸,防止不飽和碳素的鐵水與炭磚接觸,結合鐵口使用方法和冷卻強度保持爐缸部位的黏滯層,極力抑制爐缸部位炭磚的侵蝕,這是煉鐵企業必須重視和做到的重要環節。項鐘庸強調,只有深入研究了爐內現象,才能更好地找到解決高爐爐缸長壽的有效方法。
北京科技大學王筱留認為:爐缸破損的本質是鐵水環流對磚襯的沖刷和未飽和鐵水對炭磚的溶蝕。任何防止環流的破壞作用的措施都是可行的。它們是否能起到應有的作用,取決于設計、材質、筑爐和生產等諸多因素。冷卻很重要,大水量小溫差、大水量大溫差是操作習慣,不是決定問題的本質。①冷卻器內水速是重要因素之一;②冷卻水管排列盡可能消滅死區是重要因素之一;③保證冷卻發揮作用,要消除水垢、氣隙;④靠冷卻炭磚(工作表面)生成凝固層是人們的想象,生產中是不可能的。大修拆爐炭磚表面的凝固物是在爐缸冷卻后形成的。生產中是黏滯層(含石墨或N、C化合物的黏度很高的鐵液)。
分析發現,國內發生爐缸、爐底燒穿事故的高爐幾乎全部為炭磚爐缸、爐底結構,爐底大多數采用了水冷或風冷。有3座高爐采用壓漿方法不佳,促進了爐缸燒穿。
國內以武鋼宋木森教授、吳啟常大師為首的一大批專家,認為當前爐缸問題的主要矛盾是爐缸炭磚質量不能滿足高爐長壽的要求,爐缸問題主要是在炭磚質量上,因此提出要大幅度提高炭磚質量,研發新的爐缸耐材,比如炭復合磚、高含鋁的自保護炭磚等設想。
吳啟常教授認為,高爐冶煉的強化程度對于爐缸壽命的影響是不容忽視的,下一步的工作重點將是高冶煉強度操作條件下的高爐爐缸側壁的長壽問題。爐缸長壽的關鍵在于耐火材料質量的突破。從延長爐缸側壁 "象腳型"侵蝕區域壽命的角度出發,理想的耐火材料應同時具備如下性能:一是導熱率和微孔指標達到當前微孔或超微孔炭磚的水平;二是抗鐵水溶蝕指數達到陶瓷杯材料的水平。其途徑有二:一是在炭基材料的基礎上加入金屬鋁粉,在高溫焙燒條件下形成碳化鋁(Al3N4),可以大幅度提高炭磚的抗鐵水熔蝕和沖刷能力。德國SGL公司走的就是這條路。他們生產的9RD-N超微孔炭磚,鐵水熔蝕指數達到了很低的水平。全天出鐵強度最高(>4000t/d)的沙鋼5800 m3爐缸側壁所使用的就是這種炭磚;二是在Al2O3材料的基礎上,加入C、Si和其他金屬粉末,使之在高溫焙燒條件下形成金屬碳化物,其產品不僅具有較高導熱率和較好的微孔指標,而且也具有良好的抗鐵水熔蝕指數,河南五耐、安耐克以及其他耐火材料企業正在走這條路。北京瑞爾非金屬材料公司則提出了雙向錯臺陶瓷墊和爐缸側壁隔熱夾層的使用技術方案,為實現高爐爐缸長壽進行新的嘗試。