余  浩  李  兵

（廣西北港新材料有限公司）

摘  要  對高爐鐵水罐壽命短，隱患多進行分析，通過研究鐵水罐磚襯的侵蝕機理，加強日常管理和維護，改進耐材的材質(zhì)和砌筑工藝，保證生產(chǎn)安全運行，降低成本，增加效益。

關鍵詞  高爐鐵水罐  使用壽命  效率

2017年以來，鎳鐵公司（內(nèi)部公司）初煉分廠3座高爐鐵水罐事故較多，鐵水罐運行不足、壽命短；時有因鐵水罐泄漏影響生產(chǎn)安全，直接影響到高爐的安全生產(chǎn)和下游煉鋼的生產(chǎn)節(jié)奏。經(jīng)過多方的參與，對鐵水罐的質(zhì)量工藝、運行監(jiān)測、日常管理進行改進，提高了鐵水罐的使用效率和壽命，保證了生產(chǎn)持續(xù)正常運行，本文對日常管理和質(zhì)量工藝等過程進行分析探討。

1  高爐鐵水罐的基本情況

初煉分廠共有3座高爐，冶煉低鎳鉻鐵水；含鉻鐵水，熔點高，流動性差，冶煉需要高溫條件下進行直接還原，高溫保持鐵水爐渣足夠的流動性，轉(zhuǎn)運過程中，鐵水溫度降低，[1]易粘罐結(jié)底。一煉鋼主要是2系鋼種，二煉鋼主要是3系鋼種，對低鎳鉻鐵水需求不足，而3號高爐距離一煉鋼距離遠，運輸時間長，鐵水罐周轉(zhuǎn)慢。鐵水罐粘罐結(jié)底、罐沿結(jié)蓋，導致倒不干凈，所以必須優(yōu)化鐵水轉(zhuǎn)運，同時，隨著煉鋼生產(chǎn)節(jié)奏的加快及對鐵水組織要求的提高，經(jīng)常出現(xiàn)“鋼廠等鐵水，鐵水進不去”或高爐沒有罐使用。

鐵水罐主要有兩個問題，一是罐的使用壽命不長，罐內(nèi)襯磚裂縫大，容易剝落，罐體溫度高，砌筑質(zhì)量達不到工藝要求。二是罐易結(jié)底，罐容變小，無法滿足高爐的正常生產(chǎn)。

2  問題原因及分析

鐵水罐本體材質(zhì)是Q235B鋼板，罐體內(nèi)砌筑鐵水罐襯磚、澆注料、填充料、永久層耐火磚，也稱永久層，永久層具有保溫和輔助防漏作用。

鐵水罐襯磚受到侵蝕的原因：1、渣鐵的化學侵蝕，2.鐵水罐倒完后再返回高爐的過程中，受到的空氣的氧化侵蝕；3.鐵水溝溜嘴距罐底大于5米，鐵水罐底部磚襯受高落差鐵水的沖擊的機械磨損；4.罐沿結(jié)蓋、結(jié)底的渣鐵對磚襯的粘附，打罐造成的磚襯損傷。

2.1  磚襯侵蝕

高鋁磚是硅酸鋁質(zhì)材料，與渣鐵水接觸在高溫下形成鉀霞石（K2O，Al2O3，2SiO2）白榴石（K2O，Al2O3，4SiO2）及玻璃相（K2O，Al2O3，2SiO2）產(chǎn)生體積膨脹，破環(huán)磚的組織結(jié)構[2]，磚的強度和性能下降，磚襯損壞較快且嚴重。

鐵水罐砌筑后，烘烤、使用、維護、大修就是一個鐵水罐的使用周期。侵蝕總結(jié)有以下幾種類型：

（1）氧化侵蝕?？竟藓褪褂眠^程中，表面的游離碳被氧化后，導致耐火材料結(jié)構疏松，強度降低。

（2）化學侵蝕。由于耐火材料顯氣孔率高，渣鐵易侵蝕到內(nèi)部，產(chǎn)生一系列化學反應。

（3）熱震穩(wěn)定侵蝕。鐵水罐溫度急劇變化，熱應力超過其強度和斷裂能，加之耐火材料的線膨脹系數(shù)大，磚的尺寸大，會造成開裂剝落。

（4）機械磨損。鐵水溫度高，落差大，罐內(nèi)耐火材料中的液相粘度急劇降低，耐磨性隨之降低，對磚襯工作表面損耗的大。

通過對鐵水罐的跟蹤監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)磚襯的侵蝕集中在使用中期和后期，中期集中的上半部，磚表面有一定的開裂、疏松，并且連成一片。

罐的上部殘余渣鐵結(jié)蓋處出現(xiàn)磚拉裂，有較大的收縮，炮機打罐容易整片區(qū)域剝落。

后期主要是磚襯之間形成較大的裂紋、磚襯變薄，對比上述侵蝕類型，中期出現(xiàn)的是氧化侵蝕和化學侵蝕，后期出現(xiàn)的是機械侵蝕和熱震穩(wěn)定侵蝕。

2.2  砌筑及維修質(zhì)量

鐵水罐的耐火材料包含高鋁磚、鋁碳化硅碳磚（ASC磚)，高鋁澆注料，罐底澆注料。磚型搭配較多，要求砌筑精度和砌筑技術必須高。

主要問題有：

永久層不是澆注而成，而是邊砌筑邊澆注，出現(xiàn)澆注空隙，有疏松，分層現(xiàn)象。

罐底異形磚砌筑存在3-6mm放射縫，受高溫渣鐵從流嘴到罐底的沖擊，磨損。中期后侵蝕大，易脫落，滿足不了生產(chǎn)需要，存在安全隱患。

砌筑用的耐火泥粒度不均勻，攪拌后上面稀漿，下面干漿，泥漿易失水，砌好后，泥漿僅松散地存在于磚縫內(nèi) ，不能將磚襯粘結(jié)成為一個堅固、致密的整體。導致磚縫的耐火性能下降，產(chǎn)生裂縫。

罐底磚容易剝落，修補填充的不定型耐火材料與罐底磚材質(zhì)不同。

3  改進措施

3.1  優(yōu)化內(nèi)襯材料，工作層使用ASC磚替代部分高鋁磚。

鐵水罐的使用主要考慮罐的綜合的穩(wěn)定性，在磚型和砌筑質(zhì)量上加強改進，協(xié)調(diào)廠家改進耐火泥粒度的整體均勻性，邊攪拌邊用漿，消除沖擊區(qū)和工作層的磚縫，磚縫控制在2mm以下，為防止罐底沖擊區(qū)磚襯剝落，罐底采用ASC磚，增加其磚襯厚度，沖擊區(qū)域采用鋁碳化硅碳磚，其他區(qū)域用高鋁磚。

3.2  加強日常管理和監(jiān)測

3.2.1  規(guī)范熱態(tài)點檢

對在線正常使用的鐵水罐，鑄鐵機負責點檢和維護罐體的鋼結(jié)構部分，爐外工長和鑄鐵機點檢罐體耐火材料部分（罐嘴料、罐沿磚襯、罐體磚襯腐蝕脫落情況）。機車負責對罐體溫度和罐的皮重的監(jiān)測（用紅外測溫槍測量，溫度在60℃～240℃范圍內(nèi)）對罐溫和皮重進行跟蹤，罐體溫度超過240℃，下罐冷態(tài)檢查，小修后重點監(jiān)測；皮重減輕較多的罐，證明磚襯侵蝕嚴重，測量磚襯厚度后，進行修補或者重新砌筑。

鐵水罐使用400次后進行下線檢查，對罐口、罐底，渣線部位的磚襯厚度實際尺寸進行測量，然后對罐的安全性和使用壽命進行初步預測，工作層厚度小于70mm掉磚嚴重時，或裸露永久層磚時，進行重新砌筑。

3.2.2  勾罐

正常生產(chǎn)，熱罐不允許用炮機打罐沿、罐嘴部分，待下線12小時以上才允許勾罐，（防止熱態(tài)渣鐵粘結(jié)罐壁后打罐引起局部掉磚。

3.2.3  加強溝通和減少使用量

加強和煉鋼的溝通，建立鋼鐵調(diào)度群，三個橫班溝通協(xié)調(diào)好煉鋼的需求量和鐵水的去向，減少了鐵水罐在煉鋼的滯留時間，提高鐵水罐運行和周轉(zhuǎn)速度，運行速度加快后，降低鐵水罐的在線運行數(shù)量，由原先的三個爐18個罐減少了15個罐，減少因翻罐不及時，造成積多，導致鐵水罐結(jié)底，二是保證修罐和翻罐有足夠的時間。

3.2.4  規(guī)范高爐的鐵水質(zhì)量

控制鐵水含Si，含Si高，含Cr高，物理熱低，鐵水流動性差粘罐，造成結(jié)底，高爐開爐或者檢修復風后使用熱態(tài)、使用次數(shù)多的鐵水罐，對高爐工長的鐵水Si含量、物理熱出臺管理和考核制度。對結(jié)底罐采用渣鐵流動性好、物理熱充沛的高爐使用化罐，罐里丟工業(yè)鹽進行化罐（采用NaCl熔渣作用，捕集粗金屬中的雜質(zhì)元素的氧化產(chǎn)物，使之與主金屬分離，并降低渣的熔點，使熔渣易流動[3]），加速化罐能力。

4  使用效果及實踐

采取改進措施后，選用了鋁碳化硅碳磚和高鋁磚混合使用，增加沖擊區(qū)域的磚的厚度。砌筑工藝上，要求2mm以下的磚縫，嚴格控制澆注空洞，修補罐體時清理干凈鐵水罐，對鐵水罐進行減少使用量、熱檢、冷檢，通過跟蹤監(jiān)控、記錄、維護等措施，提高了鐵水罐的使用效率。通過實施這些措施以后，鐵水罐平均壽命由以前的400次提高到550次，運行期間未發(fā)生鐵水罐泄漏的安全事故。

5  結(jié)語

鐵水罐運轉(zhuǎn)效率和壽命提升后，保證了上下游生產(chǎn)穩(wěn)定和高爐順行，同時降低了生產(chǎn)成本和承包商的賠付費用，響應了公司降本增效的方針，保證了公司安全生產(chǎn)。

6  參考文獻

[1] 張友平，張振偉，毛曉明，杜洪縉 .高爐含鉻鐵水粘罐現(xiàn)象的探討[J].寶鋼技術，2015(1)；51-53.

[2] 經(jīng)文波，葛明玉，談云蘭，徐順龍，宗燕萍.提高鐵水罐使用壽命研究[J].江西冶金，2009(10)；8-10.

[3] 趙俊學，張丹力，等.冶金原理.西北工業(yè)大學出版社，2002.95-98.