對酒鋼本部高爐渣鐵溝維護用耐火材料消耗存在偏高的實際問題，從渣鐵溝耐材使用的工況條件，施工工藝和維護要求等方面進行了分析與闡述，為進一步降低渣鐵溝耐材消耗和更好地保產(chǎn)服務，相應地提出探討性的改進措施。

酒鋼地處西北，受地理環(huán)境影響，資源匱乏問題突出，高爐煉鐵的原燃料條件長期相對較差，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高爐爐前渣鐵溝耐材維護消耗指標對比，酒鋼本部各立級高爐渣鐵溝耐火材料消耗偏高，450m3、1000m3和1800m3高爐渣鐵溝維護耐材消耗分別高約0.6kg/t和0.2kg/t，對比消耗情況見表1。

高爐冶煉條件對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，具體見表2。

在考慮渣流速影響的出鐵量對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，單位時間的損毀速度增大，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，其更高的反應性導致侵蝕加劇，導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，影響了爐渣的流動性能，對耐火材料的沖刷和侵蝕加劇，是導致鐵溝用耐火材料損耗加劇的重要原因。這是因為由于爐渣堿度提升，爐渣黏度上升，爐渣的流動性變差，通過對現(xiàn)場取回爐渣進行化學組成和分析，具體結(jié)果見表3。

表3結(jié)果中可以看出，熔渣中含有比較復雜的化學組成，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)疏松的復合尖晶石結(jié)構(gòu)，因此，這些低熔點物質(zhì)的形成，侵蝕速率加快造成鐵溝工作襯結(jié)構(gòu)的破壞。

渣鐵溝耐材維護條件差異

3.1維護工藝

1000m3和1800m3高爐均為雙鐵口，渣鐵溝在施工維護時可單鐵口出鐵，對高爐生產(chǎn)不造成影響，給予合理的施工維護時間，對耐火材料性能發(fā)揮起到至關(guān)重要的作用，在耐材消耗指標上可見差異不大。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模式方面，其高爐檢修周期5~6個月，爐前渣鐵溝大修同步進行。目前除卻大修時使用水結(jié)合主溝澆注料，在達到下線套澆標準時，需使用硅溶膠結(jié)合的速干澆注料在出鐵間隙60min時間進行套澆維護，養(yǎng)生、烘烤時間僅有5~10min，澆注厚度大、體積大，缺乏正常的養(yǎng)護、烘烤時間，使用效果差，通鐵量低，長期反復使用速干澆注料，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、較高的高溫強度和抗熱震等性能。SiC具有較高的熱導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，有實驗表明：SiC微粉(粒徑為5μm)可促進SiC耐磨材料的燒結(jié)致密化，并改善其力學性能，其充填在SiC顆粒間的空隙中，增大了顆粒間的結(jié)合程度，縮短了擴散傳質(zhì)路徑，有利于燒結(jié)過程的致密化進程。且較小粒徑的SiC微粉具有較大的表面能，燒結(jié)時易于晶粒重排，保證燒結(jié)網(wǎng)絡的連續(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度呈先上升后下降的趨勢，高溫抗折強度由于低熔相物質(zhì)生成量的增加呈下降趨勢，抗熱震性呈先上升后下降的趨勢。在?YB/T4126-2012高爐出鐵溝澆注料標準?中對1000~2500m3高爐渣鐵溝澆注料理化指標要求，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中w(SiC+C)含量已達到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)計結(jié)構(gòu)性差異制約

溝槽外模寬度設(shè)計較大程度的制約了主溝通鐵量指標提升。酒鋼450m3高爐設(shè)計為框架結(jié)構(gòu)，雙高爐對開式，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減薄，同等條件下通鐵量水平下降4萬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噸侵蝕速率作為評判標準進行對比，如表4所示。酒鋼本部450m3高爐侵蝕速率為94.44mm/萬t·鐵，高出40.74mm/萬t鐵;1000m3級高爐侵蝕速率為76.67mm/萬t鐵，較其它雙鐵口高爐渣鐵溝最高66.67mm/萬t鐵，高10mm/萬t鐵。

在工藝標準執(zhí)行方面，渣鐵溝下線檢修標準執(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價招標采購，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，在使用過程中冒然降低殘余厚度標準，對渣鐵溝安全運行構(gòu)成一定威脅。

主要措施

4.1技術(shù)質(zhì)量改進，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、配比方面應對渣線鐵線做好適應性改進，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，在原料選擇及應用中應提升SiC純度和調(diào)整粒度分布，在細粉中引入氮化硅，發(fā)揮其優(yōu)異的抗渣性能，主要是因為材料在燒結(jié)過程中氮化硅能部分保留下來，并生成了塞隆相，由于氮化硅和塞隆相不易被渣鐵潤濕，使得材料的抗渣性能增強。

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

科學合理地優(yōu)化450m3單鐵口高爐渣鐵溝維護模式，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)量換取時間的維護方式，在共同努力之下，進一步優(yōu)化施工工藝，確保施工質(zhì)量，提升技術(shù)指標，減少物料消耗，從根源上降低綜合保產(chǎn)成本，同時提高安全生產(chǎn)管理水平及防控能力。

4.3四新技術(shù)引進與應用

由于耐材維保工作是長期的勞動密集型作業(yè)，存在固定成本高、在經(jīng)營方面長期處于困境，擴大四新技術(shù)引進應用范圍，在新設(shè)備應用上要發(fā)揮出優(yōu)勢，在優(yōu)化施工工藝的同時結(jié)合現(xiàn)場實際情況改進施工設(shè)備，提高現(xiàn)場機械化作業(yè)程度，降低勞動強度，縮減用工，縮短檢修作業(yè)時間，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，可對檢驗檢測方式方法、在線運行情況及統(tǒng)計分析等方面向信息化、自動化、機械化的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)加以投入，以達到提高技術(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

學習借鑒同行業(yè)先進經(jīng)驗，開展循環(huán)經(jīng)濟利用，加大技術(shù)攻關(guān)力度，繼續(xù)尋求實力較強、產(chǎn)品過硬、業(yè)績較好的耐火材料生產(chǎn)企業(yè)，深入進行技術(shù)交流，引進現(xiàn)場工業(yè)試驗，合作開發(fā)，進行產(chǎn)品開發(fā)、技術(shù)儲備和人員培養(yǎng)，進一步提高自產(chǎn)產(chǎn)品的競爭力，降本增效，保證產(chǎn)品質(zhì)量及服務質(zhì)量。

結(jié)語

酒鋼高爐渣鐵溝耐材消耗指標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)備檢修或高爐長期休風，爐況波動，主溝停用時間長等因素影響，在通鐵量水平?jīng)]有明顯提升的狀況下，噸鐵耐材消耗偏高。

針對酒鋼不同高爐冶煉工藝和維護方式對渣鐵溝耐火材料的影響，需要與煉鐵廠開展聯(lián)合攻關(guān)，共同對高爐冶煉工藝、工況條件、渣鐵溝維護方式、施工方式和澆注料性能等多方面的綜合信息了解，首先要通過引進能夠滿足本部高爐渣鐵溝使用要求的鐵溝澆注料進行推廣應用;第二，對主溝通鐵量提升后的薄弱點區(qū)域進行胎具改造，消除隱患;第三，新引進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，對各工藝控制點發(fā)生變化部分進行分析評價，進一步優(yōu)化施工工藝的主要措施;第四，要針對生產(chǎn)需要繼續(xù)完善和補充各項標準及制度，嚴格執(zhí)行已制定各項規(guī)章制度，在使用操作等方面進行規(guī)范和管控，保證生產(chǎn)作業(yè)活動全面受控。

通過以上措施的實施，一方面可以滿足主線單位對渣鐵溝運行的通鐵量指標要求，穩(wěn)定提高鐵溝耐材壽命，進一步降低渣鐵溝耐材消耗，另一方面可提高渣鐵溝安全運行狀態(tài)、降低勞動強度，具有良好的經(jīng)濟效益，更好地提供保產(chǎn)服務質(zhì)量。