【中國(guó)耐火材料網(wǎng)】
中國(guó)高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)雖然取得了明顯的進(jìn)步,但鋼鐵企業(yè)高爐長(zhǎng)壽和生產(chǎn)安全方面的問(wèn)題日益突出。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),2012年,中國(guó)有10座高爐爐缸出現(xiàn)問(wèn)題,以致燒穿;國(guó)外近年也有10余座高爐(爐缸直徑大于9m)出現(xiàn)爐缸問(wèn)題,經(jīng)濟(jì)損失巨大。此外,中國(guó)鋼鐵企業(yè)煉鐵風(fēng)溫與能效水平與國(guó)際先進(jìn)水平仍有一定差距,企業(yè)之間熱風(fēng)溫度差距較大,使能源利用效率降低,影響了中國(guó)煉鐵工序能耗和成本的降低。2012年底召開(kāi)的全國(guó)高爐長(zhǎng)壽與高風(fēng)溫技術(shù)研討會(huì)上,中國(guó)煉鐵行業(yè)的設(shè)計(jì)、應(yīng)用方面的專(zhuān)家從設(shè)計(jì)、關(guān)鍵設(shè)備與材料選擇、施工和操作維護(hù)等方面系統(tǒng)總結(jié)交流了國(guó)內(nèi)外高爐長(zhǎng)壽技術(shù)和高風(fēng)溫技術(shù)的成功經(jīng)驗(yàn),分析研究高爐長(zhǎng)壽技術(shù)和高風(fēng)溫技術(shù)應(yīng)解決的突出問(wèn)題與發(fā)展趨勢(shì),對(duì)于高爐爐缸爐底的損壞機(jī)制分析、長(zhǎng)壽爐缸爐底結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、長(zhǎng)壽關(guān)鍵要素的分析和對(duì)策、熱風(fēng)爐實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫的方法及其關(guān)鍵技術(shù)等熱點(diǎn)問(wèn)題,進(jìn)行了探討。
對(duì)爐缸損壞機(jī)制判斷比較統(tǒng)一,當(dāng)前追求高冶煉強(qiáng)度和原燃料質(zhì)量下降是中國(guó)高爐生產(chǎn)問(wèn)題頻出的重要原因之一。
中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司煉鐵專(zhuān)家項(xiàng)鐘庸認(rèn)為:高爐長(zhǎng)壽是爐體結(jié)構(gòu)、材料、設(shè)備、管理、操作維護(hù)等方面綜合匹配的效果。提高爐底炭磚致密程度-高導(dǎo)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(cè)壁和爐底的冷卻、優(yōu)化側(cè)壁溫度管理、改善爐料分布等才能達(dá)到延長(zhǎng)高爐的壽命。為了防止?fàn)t缸事故以及采取最佳的綜合措施,力求提高操作技術(shù),保護(hù)爐缸側(cè)壁的護(hù)爐、防止鐵水環(huán)流對(duì)側(cè)壁的沖刷,防止未還原的爐料進(jìn)入爐缸,防止不飽和碳素的鐵水與炭磚接觸,結(jié)合鐵口使用方法和冷卻強(qiáng)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(yè)必須重視和做到的重要環(huán)節(jié)。項(xiàng)鐘庸強(qiáng)調(diào),只有深入研究了爐內(nèi)現(xiàn)象,才能更好地找到解決高爐爐缸長(zhǎng)壽的有效方法。
北京科技大學(xué)王筱留認(rèn)為:爐缸破損的本質(zhì)是鐵水環(huán)流對(duì)磚襯的沖刷和未飽和鐵水對(duì)炭磚的溶蝕。任何防止環(huán)流的破壞作用的措施都是可行的。它們是否能起到應(yīng)有的作用,取決于設(shè)計(jì)、材質(zhì)、筑爐和生產(chǎn)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(xí)慣,不是決定問(wèn)題的本質(zhì)。①冷卻器內(nèi)水速是重要因素之一;②冷卻水管排列盡可能消滅死區(qū)是重要因素之一;③保證冷卻發(fā)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(chǎn)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(chǎn)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(fā)現(xiàn),國(guó)內(nèi)發(fā)生爐缸、爐底燒穿事故的高爐幾乎全部為炭磚爐缸、爐底結(jié)構(gòu),爐底大多數(shù)采用了水冷或風(fēng)冷。有3座高爐采用壓漿方法不佳,促進(jìn)了爐缸燒穿。
國(guó)內(nèi)以武鋼宋木森教授、吳啟常大師為首的一大批專(zhuān)家,認(rèn)為當(dāng)前爐缸問(wèn)題的主要矛盾是爐缸炭磚質(zhì)量不能滿(mǎn)足高爐長(zhǎng)壽的要求,爐缸問(wèn)題主要是在炭磚質(zhì)量上,因此提出要大幅度提高炭磚質(zhì)量,研發(fā)新的爐缸耐材,比如炭復(fù)合磚、高含鋁的自保護(hù)炭磚等設(shè)想。
吳啟常教授認(rèn)為,高爐冶煉的強(qiáng)化程度對(duì)于爐缸壽命的影響是不容忽視的,下一步的工作重點(diǎn)將是高冶煉強(qiáng)度操作條件下的高爐爐缸側(cè)壁的長(zhǎng)壽問(wèn)題。爐缸長(zhǎng)壽的關(guān)鍵在于耐火材料質(zhì)量的突破。從延長(zhǎng)爐缸側(cè)壁 "象腳型"侵蝕區(qū)域壽命的角度出發(fā),理想的耐火材料應(yīng)同時(shí)具備如下性能:一是導(dǎo)熱率和微孔指標(biāo)達(dá)到當(dāng)前微孔或超微孔炭磚的水平;二是抗鐵水溶蝕指數(shù)達(dá)到陶瓷杯材料的水平。其途徑有二:一是在炭基材料的基礎(chǔ)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(guó)SGL公司走的就是這條路。他們生產(chǎn)的9RD-N超微孔炭磚,鐵水熔蝕指數(shù)達(dá)到了很低的水平。全天出鐵強(qiáng)度最高(>4000t/d)的沙鋼5800 m3爐缸側(cè)壁所使用的就是這種炭磚;二是在Al2O3材料的基礎(chǔ)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(chǎn)品不僅具有較高導(dǎo)熱率和較好的微孔指標(biāo),而且也具有良好的抗鐵水熔蝕指數(shù),河南五耐、安耐克以及其他耐火材料企業(yè)正在走這條路。北京瑞爾非金屬材料公司則提出了雙向錯(cuò)臺(tái)陶瓷墊和爐缸側(cè)壁隔熱夾層的使用技術(shù)方案,為實(shí)現(xiàn)高爐爐缸長(zhǎng)壽進(jìn)行新的嘗試。