如何有效避免高爐爐缸燒穿？

 

近十幾年來，高爐爐缸被燒穿事故較多，從高冶煉強度的小高爐到較低冶煉強度的大高爐，都有爐缸被燒穿的事例。即使高爐爐缸沒有被燒穿，也普遍存在爐缸溫度過高、爐缸壽命偏短的現象。往往高爐開爐才幾個月或開爐3年左右，就出現爐缸被燒穿現象。一座3000m3級高爐爐缸被燒穿，直接損失費用約5000萬元，還可能造成人身傷亡。因此，爐缸被燒穿是重大的事故，要真正防止爐缸被燒穿，須要全麵、認真、實事求是地總結經驗和教訓。

爐缸被燒穿原因錯綜複雜

針對強化冶煉的高爐，爐缸被燒穿的原因歸納起來有以下幾點：

01大原因是受碳磚性能影響。目前常用的碳磚（包括微孔與超微孔）有幾個致命缺點；一是抗鐵水熔蝕性差，抗鐵水熔蝕指數為15%~30%，遠小於8%的理想指標。二是抗水蒸氣氧化能力差，碳磚氧化後表麵呈蜂窩狀，嚴重降低了其導熱性能，使得碳磚得不到冷卻，加速了鐵水對碳磚的熔蝕。三是抗鋅能力差，抗鋅試驗後碳磚的強度幾乎為零。四是強度低，抗熱應力較差。

第二大原因是受施工因素影響。碳磚多采用樹脂膠泥，常溫下短時間不能凝固，如果施工速度太快，磚堆自重就容易擠壓下部泥漿，造成泥漿流失或不飽滿，因此，要控製好砌磚速度，嚴格控製碳磚磚縫。同時，由於泥漿常溫下沒有強度，在砌築完爐殼灌漿時，灌漿壓力高就容易衝刷泥漿。由於現在的施工工期比十多年前壓縮很多，對爐缸爐底砌磚的質量控製不如過去嚴格，這應當引起注意。有的高爐被燒穿部位的碳磚磚縫有3mm~7mm的整塊滲鐵。

第三大原因是受開爐前的因素影響。寒冷地區在冬季施工時，有的高爐爐頂無料鍾齒輪箱冷卻水泵停運，造成齒輪箱水槽中的水結冰，水泵恢複運行時，回水就會溢出水槽進入爐缸。有的高爐因為爐頂無料鍾齒輪箱冷卻回水槽中的水位計失靈，進水量過大時回水，從回水槽中溢出進入爐缸。有的冷卻壁安裝前沒有試壓檢漏，在碳磚砌築完後通水才發現冷卻壁漏水。由於冷卻水進入爐缸沒有及時排淨和進一步慢速烘爐，碳磚在潮濕狀態下工作，使得碳磚和膠泥被快速侵蝕。業內對高爐烘爐的重要性認識不足，高爐烘爐時間普遍壓縮了近一半的時間，使泥漿的強度不足，加上普遍的高壓壓漿對碳磚砌體泥漿造成損害，使泥漿成了薄弱環節。

第四大原因是受生產因素影響。過去，高爐開爐後有1個月~6個月的慢速達產期，而近十多年來，高爐開爐後一周左右就快速達產，碳磚及泥漿在爐內的進一步焙燒時間大大縮短，碳磚與冷卻壁之間的炭素搗打料或泥漿還沒有幹燥，其導熱性能還較低，碳磚就要靠犧牲自身材料來工作，這對碳磚砌體是非常不利的。

第五大原因是受設計因素影響。鐵口局部設計不合理，鐵口區厚度不足或者伸入過長，容易引起鐵口局部過快侵蝕。冷卻壁設計不合理，水管布置太稀疏，水管直徑小，冷卻水量不足，不能有效傳遞熱量。爐缸側壁碳磚溫度計插入太深，爐底碳磚溫度計在陶瓷墊磚下方，一旦侵蝕到溫度計位置後，鐵水從溫度計管流出，引起爐缸被燒穿。陶瓷杯結構形式和材料設計不合理，容易造成因陶瓷杯的膨脹過大而引起碳磚砌體的破壞，甚至使風口大套中套上頂，拉裂爐底板。

要延長高爐爐缸壽命，防止爐缸短期被燒穿，就應當針對上述問題采取有效措施。

01，提高碳磚質量是重中之重。

第二，提高鐵口局部設計質量不可忽視。

鐵口磚襯厚度（鐵口前段泥套後的鐵口中心線斜長）設計時應當控製在爐缸直徑的22.5%左右，凸出爐內側鐵口磚的寬度宜在夾角45°逐漸過渡，在鐵口中心線以上的高度也要隨高爐容積增加而增加。鐵口磚襯厚度過小，容易造成鐵口局部侵蝕過快，炮泥消耗量加大。鐵口磚襯凸出內型線長度不宜超過800mm，過分凸出也容易造成鐵口兩邊轉折處的碳磚侵蝕加劇。鐵口局部以外的鐵口中心線位置（非鐵口區）磚襯厚度不能過薄。

設計時要控製死鐵層深度，死鐵層深度一般應當控製在爐缸直徑的17%~20%。

另外，爐缸側壁碳磚溫度計插入深度不要超過200mm，爐底溫度計不要設在陶瓷墊下方，要設在陶瓷墊下方一層或兩層碳磚的底部。容易侵蝕的部位插入較深的溫度計不能采用套管，應當采用鎧裝熱電偶直接埋設。

在冷卻壁設計上，冷卻壁內水管外表麵的麵積與冷卻壁麵積之比達到0.9以上，水速≥1.6m/s。爐缸冷卻壁的設計熱負荷也要適應高產的需要，風口至鐵口上方的冷卻壁設計熱負荷為10000kcal/(m2·h)，鐵口及死鐵層區的冷卻壁設計熱負荷為15000kcal/(m2·h)，底部冷卻壁設計熱負荷為6000kcal/(m2·h)。爐缸推薦采用橫型冷卻壁，便於對每段冷卻壁的冷卻情況進行檢測。爐缸區域不適宜采用焊接進出水管的銅冷卻壁，如果要采用這種形式的銅冷卻壁，則需對焊接後的水管進行拔出試驗，以確保焊接工藝和質量的可靠性。鑄造銅冷卻壁沒有焊接水管，用於爐缸區域將更安全。

適當增加容易產生象腳侵蝕的碳磚的溫度檢測點，鐵口下方區域每點溫度計的檢測範圍為1.6m2~2m2，其餘非鐵口區域部位每點溫度計的檢測範圍為2.5m2~3m2。

陶瓷杯的結構設計要防止陶瓷杯材料的膨脹對碳磚和風口大中套的不利影響，縱向與徑向上的膨脹縫設計要合理。陶瓷墊材料要有高的微孔性和抗鐵水性，陶瓷杯壁材料要有高的抗渣和抗鐵水性，常規的複合棕剛玉不適合用作陶瓷杯壁材料。

第三，施工質量決不能打折扣。

爐缸爐底的碳磚施工周期要合理，現場施工質量檢查監督要嚴格，做到磚縫小、泥漿飽滿、砌築後磚體下部泥漿不流損。盡量避開冬季在低於5℃的天氣下施工。

碳磚與冷卻壁之間的填料要搗實，要在現場做搗實試驗，取樣檢查搗實後的填料體積密度，需滿足要求。填料的體積密度與導熱率密切相關，一般炭素搗料體積密度＜1.6g/cm3時導熱率急劇下降。

建議碳磚用樹脂泥漿砌築的高爐不要在開爐前進行壓力灌漿，在開爐後，當碳磚冷麵溫度到達100℃左右時再進行壓力灌漿。過去，爐缸壓力灌漿是在爐缸生產維護中使用，不是在建設時使用。在建設中，冷卻壁與爐殼的間隙是用黏土火泥加上水泥稀泥漿，在冷卻壁安裝時從上部灌注進去的。這樣就避免了從爐殼外麵高壓灌漿帶來的不利影響，因此，推薦沿用過去的施工方法。

第四，充分做好開爐前的工作。

高爐爐缸內進水，主要有兩個進水源。一是無料鍾齒輪箱回水槽內水溢出，二是爐頂打水控製失誤。開爐前，要做好定時定員檢查確認。一旦爐缸進水，要及時排盡，並追加烘爐時間。在設計上，爐頂打水進水閥設置爐頂打水閥開啟的聲響報警裝置，對爐頂齒輪箱回水槽溢水也設置聲響報警裝置。

高爐的烘爐時間要有保障，中小高爐應為15天左右，大高爐應為20天左右。現在高爐烘爐時間都很短，中小高爐隻有7天左右，大高爐也隻有10天左右。烘爐的目的一方麵是排出水分，另一方麵是讓泥漿有較高的強度，以提高投產後泥漿抗渣鐵侵蝕的能力。

烘爐時要減少冷卻壁水量，或充入一定量的蒸汽，使爐缸冷卻壁出水溫度在50℃以上。烘爐時，壓漿短管上的冒口要盡量打開，以利於水蒸氣排出，待開爐時再擰緊其冒口。

第五，需考慮適當延長高爐達產時間。

小高爐爐缸爐底磚襯厚度較小，達產時間宜控製在15天以上。大高爐爐缸爐底磚襯厚度較大，達產時間宜控製在30天以上。快速達產使得爐缸爐底耐材失去了“自適應”或者“磨合期”階段，對砌體是嚴重的傷害，終的結果是提前幾周的達產換來5年以上的高爐壽命損失。因此，快速達產是得不償失的。

第六，應充分考慮合理壓漿。

在生產維護中，爐缸壓力灌漿的材質，應當選擇碳質無水壓入泥漿，不應采用高鋁或黏土質壓入泥漿，以防止在冷卻壁熱麵形成一層隔熱材料。

壓漿的壓力需控製適當，在爐殼上的壓漿短管上的壓力一般不宜超過1.5MPa（壓漿機出口壓力控製在2.0MPa以下）。有的高爐在爐缸側壁溫度過高、內襯很薄的情況下，采用4MPa~10MPa的壓力灌漿，造成內襯破損而被迫停爐大修。

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