高炉炉缸侵蚀的因素及对策

        在高炉强化冶炼的条件下，炉缸寿命已经成为高炉长寿技术的一个限制性环节，而炉缸寿命主要取决于炭砖的侵蚀情况。根据重庆赛迪公司许俊等人的计算分析，造成炭砖侵蚀的因素主要包括：炭砖热应力、铁流的冲刷、铁水的溶解作用等。

        一．炭砖的热应力。

        根据计算，当炭砖的长端未约束时，炭砖的最大压应力远低于炭砖的抗压强度30MPa；当炭砖长端约束时，炭砖的热应力是未约束的3倍多，说明约束对炭砖的应力影响较大，因此设计时要重视炭砖结构及膨胀缝的设置。另外，随炭砖的断面尺寸减小，炭砖的热应力总体趋势是减小的，但断面尺寸的均匀性也会影响热应力的大小。至于导热系数对炭砖热应力的影响，计算结果表明，导热系数对热应力影响较小，而对炉缸内热流的传出影响较大，热流的传出有利于炭砖热面形成凝铁层，说明炭砖导热系数对凝铁层的形成影响较大。由此可见，减小炭砖热应力的重点是合理设置膨胀缝；炭砖导热系数对炭砖热条件下的热应力直接影响较小，但导热系数增大有利于炉内热量传出，形成凝铁层，减弱炭砖承受的热强度，从而减小炭砖的热应力；另外设计选择炭砖尺寸时，除了考虑整块砖的尺寸大小，还应考虑断面尺寸规格的均匀性。

        二．铁流的冲刷。

        高炉在出铁过程中，炉缸铁水要流向出铁口，炉缸炭砖附近流动的铁水对炭砖有冲刷作用。计算结果表明，炉缸大部分区域铁水的流速在2.5×10－3m／s以下。对出铁口区域来讲，越靠近出铁口，铁流速度随标高变化比较明显，而对非出铁口区域，铁流随标高变化不明显，所以非出铁口区域工况比较稳定，而铁口区域炭砖承受的铁流速度会做周期性的变化。铁水在炉缸中对炭砖的机械侵蚀包括铁流对炉缸侧壁炭砖的粘性力、炉缸铁水环流在铁口下方转向至出铁口时对炭砖的冲刷。计算结果表明，铁流对炭砖的机械冲刷力是比较小的。

        三．铁水对炭砖的溶解。

        由于铁水中的碳是非饱和的，炭砖在高温下具备溶解于铁水的热力学和动力学条件，故熔融铁水会对炭砖产生溶蚀作用。随着温度升高，铁水对炭砖的溶解作用加重；且随温度升高，铁水黏度降低，碳原子在铁液中扩散阻力减小，铁水中饱和碳含量升高，实际铁水含碳量与饱和含碳量的差增大，碳向铁水溶解的趋势增大。随铁流速度增加，炭砖热面附近的铁水更替较快，能维持较高的碳势，铁水溶解炭砖的速度也会增大。因此要减小铁水对炭砖的溶解能力，需要降低铁水温度和铁流速度，通过建立炉缸良好传热体系，使炭砖热面形成凝铁层，降低炭砖热面附近的铁水温度和铁水流速，从而降低了铁水对炭砖的换热能力，降低炭砖的热应力。可见，建立炉缸良好的导热体系使炭砖热面附近铁水形成凝铁层，是确保炉缸长寿的一个重要方法。

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