對(duì)酒鋼本部高爐渣鐵溝維護(hù)用耐火材料消耗存在偏高的實(shí)際問(wèn)題，從渣鐵溝耐材使用的工況條件，施工工藝和維護(hù)要求等方面進(jìn)行了分析與闡述，為進(jìn)一步降低渣鐵溝耐材消耗和更好地保產(chǎn)服務(wù)，相應(yīng)地提出探討性的改進(jìn)措施。

酒鋼地處西北，受地理環(huán)境影響，資源匱乏問(wèn)題突出，高爐煉鐵的原燃料條件長(zhǎng)期相對(duì)較差，這就限制并確定了本部高爐冶煉條件及冶煉制度，在此工況條件及維護(hù)模式等條件下的爐前渣鐵溝耐材消耗，與外部中原及東北地區(qū)原燃料條件較好的煉鐵廠各立級(jí)高爐爐前渣鐵溝耐材維護(hù)消耗指標(biāo)對(duì)比，酒鋼本部各立級(jí)高爐渣鐵溝耐火材料消耗偏高，450m3、1000m3和1800m3高爐渣鐵溝維護(hù)耐材消耗分別高約0.6kg/t和0.2kg/t，對(duì)比消耗情況見(jiàn)表1。

高爐冶煉條件對(duì)渣鐵溝耐材的影響因素

2.1產(chǎn)量變化

本部高爐渣鐵溝耐火材料工況條件的差異，主要表現(xiàn)在高爐綜合入爐品位及日產(chǎn)量差異。外部中原及東北地區(qū)原燃料條件較好的煉鐵廠，高爐綜合入爐品位一般在58%左右，450m3高爐利用系數(shù)在3.5t/m2.5t/m位在53%左右，450m3高爐利用系數(shù)3.1t/m1000m3以上高爐利用系數(shù)在2.5t/m異較大，具體見(jiàn)表2。

在考慮渣流速影響的出鐵量對(duì)高爐主溝損毀速度的影響，根據(jù)菲克定律的傳質(zhì)模型研究，高爐增產(chǎn)20%時(shí)，單位時(shí)間的損毀速度增大，而單位通鐵量的損毀速度變慢，大修周期的通鐵量可增加10%。

2.2渣量變化

在渣鐵交界面處，由于鐵渣和鐵水流速差異，容易造成剪切力，而且由于鐵水部分氧化生成氧化鐵，其更高的反應(yīng)性導(dǎo)致侵蝕加劇，導(dǎo)致兩相液面交接處渣鐵線部位侵蝕和沖刷速率加快。

酒鋼本部高爐生產(chǎn)工況條件差，鐵礦石綜合入爐品位低、渣量大、渣鐵比高，在500kg/t對(duì)比單位350~390kg/t150kg/t量低，侵蝕速率高及耐材消耗增加的主要原因之一。

2.3爐渣堿度

爐渣堿度高、黏度高，影響了爐渣的流動(dòng)性能，對(duì)耐火材料的沖刷和侵蝕加劇，是導(dǎo)致鐵溝用耐火材料損耗加劇的重要原因。這是因?yàn)橛捎跔t渣堿度提升，爐渣黏度上升，爐渣的流動(dòng)性變差，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)取回爐渣進(jìn)行化學(xué)組成和分析，具體結(jié)果見(jiàn)表3。

表3結(jié)果中可以看出，熔渣中含有比較復(fù)雜的化學(xué)組成，如熔渣中的CaO等雜質(zhì)易與鐵溝料中的SiO2形成鈣黃長(zhǎng)石等低熔物，而鐵溝料中的Al2O3則與渣中的CaO、MgO、Fe0，形成結(jié)構(gòu)疏松的復(fù)合尖晶石結(jié)構(gòu)，因此，這些低熔點(diǎn)物質(zhì)的形成，侵蝕速率加快造成鐵溝工作襯結(jié)構(gòu)的破壞。

渣鐵溝耐材維護(hù)條件差異

3.1維護(hù)工藝

1000m3和1800m3高爐均為雙鐵口，渣鐵溝在施工維護(hù)時(shí)可單鐵口出鐵，對(duì)高爐生產(chǎn)不造成影響，給予合理的施工維護(hù)時(shí)間，對(duì)耐火材料性能發(fā)揮起到至關(guān)重要的作用，在耐材消耗指標(biāo)上可見(jiàn)差異不大。而施工條件及耐材消耗差異較大的，主要在450m3單鐵口高爐渣鐵溝維護(hù)模式方面，其高爐檢修周期5~6個(gè)月，爐前渣鐵溝大修同步進(jìn)行。目前除卻大修時(shí)使用水結(jié)合主溝澆注料，在達(dá)到下線套澆標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，需使用硅溶膠結(jié)合的速干澆注料在出鐵間隙60min時(shí)間進(jìn)行套澆維護(hù)，養(yǎng)生、烘烤時(shí)間僅有5~10min，澆注厚度大、體積大，缺乏正常的養(yǎng)護(hù)、烘烤時(shí)間，使用效果差，通鐵量低，長(zhǎng)期反復(fù)使用速干澆注料，大幅增加了渣鐵溝澆注料的消耗。

3.2鐵溝澆注料適用性差異

高爐渣鐵溝使用鋁硅系耐火材料，是以棕剛玉為主的剛玉質(zhì)耐火澆注料，要求其不僅要具有優(yōu)良的抗熔渣、鐵水侵蝕與滲透性，而且要具有優(yōu)良的耐熔損、抗沖刷、較高的高溫強(qiáng)度和抗熱震等性能。SiC具有較高的熱導(dǎo)率和較低的熱膨脹系數(shù)，使得SiC質(zhì)耐火材料通常具有優(yōu)良的抗熱震性，并可提高材料的抗渣侵蝕性，但要根據(jù)使用環(huán)境適量加入。SiC微粉在鐵溝澆注料中的引入較大幅度的提升了澆注料的抗侵蝕性能，有實(shí)驗(yàn)表明：SiC微粉(粒徑為5μm)可促進(jìn)SiC耐磨材料的燒結(jié)致密化，并改善其力學(xué)性能，其充填在SiC顆粒間的空隙中，增大了顆粒間的結(jié)合程度，縮短了擴(kuò)散傳質(zhì)路徑，有利于燒結(jié)過(guò)程的致密化進(jìn)程。且較小粒徑的SiC微粉具有較大的表面能，燒結(jié)時(shí)易于晶粒重排，保證燒結(jié)網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)性，易于形成致密的燒結(jié)體。二者共同作用，有利于試樣燒結(jié)性能、硬度、抗折強(qiáng)度和耐磨性能的提高。

隨著SiC加入量的增加，剛玉質(zhì)澆注料試樣的常溫抗折強(qiáng)度呈先上升后下降的趨勢(shì)，高溫抗折強(qiáng)度由于低熔相物質(zhì)生成量的增加呈下降趨勢(shì)，抗熱震性呈先上升后下降的趨勢(shì)。在?YB/T4126-2012高爐出鐵溝澆注料標(biāo)準(zhǔn)?中對(duì)1000~2500m3高爐渣鐵溝澆注料理化指標(biāo)要求，ASC-2(高爐主溝渣線)澆注料w(SiC+C)含量≥16%，而目前本部高爐主溝澆注料理化指標(biāo)中w(SiC+C)含量已達(dá)到25%左右，雖然在抗渣蝕性能上有所改善，但較高的渣比仍然增大了澆注料的侵蝕與消耗。

3.3渣鐵溝設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)性差異制約

溝槽外模寬度設(shè)計(jì)較大程度的制約了主溝通鐵量指標(biāo)提升。酒鋼450m3高爐設(shè)計(jì)為框架結(jié)構(gòu)，雙高爐對(duì)開式，緊湊型布置，渣鐵溝外模受基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)限制，制作寬度為2100mm，與外部同類型高爐渣鐵溝外模比較，寬度減少300~500mm，耐火材料工作襯相應(yīng)減薄，同等條件下通鐵量水平下降4萬(wàn)t左右。

鑒于各地、各類型高爐出鐵溝結(jié)構(gòu)不同，依據(jù)渣鐵溝澆注料耐火材料的萬(wàn)噸侵蝕速率作為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，如表4所示。酒鋼本部450m3高爐侵蝕速率為94.44mm/萬(wàn)t·鐵，高出40.74mm/萬(wàn)t鐵;1000m3級(jí)高爐侵蝕速率為76.67mm/萬(wàn)t鐵，較其它雙鐵口高爐渣鐵溝最高66.67mm/萬(wàn)t鐵，高10mm/萬(wàn)t鐵。

在工藝標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行方面，渣鐵溝下線檢修標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行安全殘余厚度≥350mm的要求，與外部高爐安全殘余厚度200mm左右有一定差異。主要是由于目前采用競(jìng)價(jià)招標(biāo)采購(gòu)，整體承包的結(jié)算方式，產(chǎn)品供貨單位更換頻繁，各單位渣鐵溝澆注料的使用性能不同，在使用過(guò)程中冒然降低殘余厚度標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)渣鐵溝安全運(yùn)行構(gòu)成一定威脅。

主要措施

4.1技術(shù)質(zhì)量改進(jìn)，優(yōu)化配比及原料管理

Al2O3-SiC-C質(zhì)澆注料不僅有高溫熔蝕，而且還出現(xiàn)因熔渣滲透引起的結(jié)構(gòu)剝落，使得澆注料使用壽命低。渣鐵溝澆注料原料、配比方面應(yīng)對(duì)渣線鐵線做好適應(yīng)性改進(jìn)，在Al2O3-SiC-C質(zhì)材料中加16甘肅冶金第42卷入氧化鎂、葉蠟石、紅柱石，以及采用在渣線工作襯中加入氮化硅，可提高渣鐵溝澆注料的抗渣侵蝕性能和抗熱震性能。

在Al2O3-SiC-C質(zhì)鐵溝料中，鐵溝料的抗渣、抗?jié)B透性能以及使用壽命很大程度上取決于SiC的純度和粒度分布，選用高純的98碳化硅并調(diào)整粒度分布，提升抗渣侵蝕性能。渣線澆注料的抗侵蝕性能的改進(jìn)，在原料選擇及應(yīng)用中應(yīng)提升SiC純度和調(diào)整粒度分布，在細(xì)粉中引入氮化硅，發(fā)揮其優(yōu)異的抗渣性能，主要是因?yàn)椴牧显跓Y(jié)過(guò)程中氮化硅能部分保留下來(lái)，并生成了塞隆相，由于氮化硅和塞隆相不易被渣鐵潤(rùn)濕，使得材料的抗渣性能增強(qiáng)。

4.2開展聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)，改進(jìn)保產(chǎn)維護(hù)方式

科學(xué)合理地優(yōu)化450m3單鐵口高爐渣鐵溝維護(hù)模式，改善耐火材料施工工藝條件，以利于充分發(fā)揮耐火材料性能，盡量避免采用以損失質(zhì)量換取時(shí)間的維護(hù)方式，在共同努力之下，進(jìn)一步優(yōu)化施工工藝，確保施工質(zhì)量，提升技術(shù)指標(biāo)，減少物料消耗，從根源上降低綜合保產(chǎn)成本，同時(shí)提高安全生產(chǎn)管理水平及防控能力。

4.3四新技術(shù)引進(jìn)與應(yīng)用

由于耐材維保工作是長(zhǎng)期的勞動(dòng)密集型作業(yè)，存在固定成本高、在經(jīng)營(yíng)方面長(zhǎng)期處于困境，擴(kuò)大四新技術(shù)引進(jìn)應(yīng)用范圍，在新設(shè)備應(yīng)用上要發(fā)揮出優(yōu)勢(shì)，在優(yōu)化施工工藝的同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況改進(jìn)施工設(shè)備，提高現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械化作業(yè)程度，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，縮減用工，縮短檢修作業(yè)時(shí)間，提高作業(yè)效率，減少人為因素影響，穩(wěn)定施工質(zhì)量。同時(shí)，可對(duì)檢驗(yàn)檢測(cè)方式方法、在線運(yùn)行情況及統(tǒng)計(jì)分析等方面向信息化、自動(dòng)化、機(jī)械化的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)加以投入，以達(dá)到提高技術(shù)保障能力，從而提高保產(chǎn)能力的目的。

4.4廣泛技術(shù)交流，深入合作

學(xué)習(xí)借鑒同行業(yè)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，開展循環(huán)經(jīng)濟(jì)利用，加大技術(shù)攻關(guān)力度，繼續(xù)尋求實(shí)力較強(qiáng)、產(chǎn)品過(guò)硬、業(yè)績(jī)較好的耐火材料生產(chǎn)企業(yè)，深入進(jìn)行技術(shù)交流，引進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn)，合作開發(fā)，進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)、技術(shù)儲(chǔ)備和人員培養(yǎng)，進(jìn)一步提高自產(chǎn)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，降本增效，保證產(chǎn)品質(zhì)量及服務(wù)質(zhì)量。

結(jié)語(yǔ)

酒鋼高爐渣鐵溝耐材消耗指標(biāo)隨著高爐冶煉條件惡化，綜合入爐品位下降，渣量大，渣比升高，以及設(shè)備檢修或高爐長(zhǎng)期休風(fēng)，爐況波動(dòng)，主溝停用時(shí)間長(zhǎng)等因素影響，在通鐵量水平?jīng)]有明顯提升的狀況下，噸鐵耐材消耗偏高。

針對(duì)酒鋼不同高爐冶煉工藝和維護(hù)方式對(duì)渣鐵溝耐火材料的影響，需要與煉鐵廠開展聯(lián)合攻關(guān)，共同對(duì)高爐冶煉工藝、工況條件、渣鐵溝維護(hù)方式、施工方式和澆注料性能等多方面的綜合信息了解，首先要通過(guò)引進(jìn)能夠滿足本部高爐渣鐵溝使用要求的鐵溝澆注料進(jìn)行推廣應(yīng)用;第二，對(duì)主溝通鐵量提升后的薄弱點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行胎具改造，消除隱患;第三，新引進(jìn)渣鐵溝澆注料的特性，在滿足高爐生產(chǎn)和施工要求條件下，對(duì)各工藝控制點(diǎn)發(fā)生變化部分進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，進(jìn)一步優(yōu)化施工工藝的主要措施;第四，要針對(duì)生產(chǎn)需要繼續(xù)完善和補(bǔ)充各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)及制度，嚴(yán)格執(zhí)行已制定各項(xiàng)規(guī)章制度，在使用操作等方面進(jìn)行規(guī)范和管控，保證生產(chǎn)作業(yè)活動(dòng)全面受控。

通過(guò)以上措施的實(shí)施，一方面可以滿足主線單位對(duì)渣鐵溝運(yùn)行的通鐵量指標(biāo)要求，穩(wěn)定提高鐵溝耐材壽命，進(jìn)一步降低渣鐵溝耐材消耗，另一方面可提高渣鐵溝安全運(yùn)行狀態(tài)、降低勞動(dòng)強(qiáng)度，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，更好地提供保產(chǎn)服務(wù)質(zhì)量。