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[摘要]：通过对高炉炉缸异常侵蚀机理的分析，改善优化操作工艺，探索长寿命炉缸结构，加强高炉安全运行管控，避免重大事故的发生，有效发挥一代炉龄效能。
[关键词]：高炉 炉缸 炭砖 侵蚀
中图分类号：TF321.3 文献标识码：TF 文章编号：1009-914X（2013）01- 0034-02
杭钢1250m3高炉在正常生产过程中，发生炉缸侵蚀异常隐患，最严重区域大碳块基本销蚀，小碳块仅剩280mm。2007年投产至隐患发生仅4年6个月，该炉设计寿命12年，未能有效发挥一代高炉效能。
一、1250m3高炉基本情况
Vu=1250m3，采用炭砖炉缸、炭砖加陶瓷垫炉底结构；死铁层深度2800mm；炉衬炭砖由“中冶南方邯郸武彭炉衬新材料有限公司”提供。高爐主要指标先进，几乎没有管道行程、悬料、坐料发生，利用系数稳定在2.5～2.6，入炉焦比稳定在370kg/t，煤比120kg/t，原料主要是烧结+漓渚球+澳大利亚矿，焦炭以青町焦为主。
二、炉缸异常的发现及拆炉现状
炉底板上翘达 130mm??—150 mm??，炉缸标高7.2米与8.4米南面、西南面热电偶温度最高达到约970℃，炉壳表皮温度超过70℃，最高点达到92℃，监测炉缸炭砖温度的三个热电偶烧坏。结合兄弟钢厂的经验，认为存在炉缸侵蚀重大风险。
拆炉现状：1.炉体抬高达130mm—150 mm??；炉底封板上翘，风口大套普遍上翘，风口法兰大面积崩裂；第五段铸铁冷却壁在冷面出现横向断纹，尚未贯穿。整个炉壁几乎没有渣皮。（见图一～图三）
2.耐材：炉缸部分微炭砖内有大量的鳞片状金属渗透物，主要成份为锌（Zn），大部分区域内侧环形大块微孔炭砖砖缝不清晰，呈疏松状，并出现了不规则的分层（图四），层与层之间含有锌片，炉底未直接接触铁水的微孔炭砖也有大量Zn进入（图五、图六）。耐材侵蚀：在 9#～12#风口方位，铁口中心下方高1米长6.5米区间，大炭砖完全消失，环状小炭砖已侵蚀，最薄处仅剩280mm，形成大熔洞；20#风口下方10～13 层炭砖之间，大炭砖剩余厚度100mm；7#～8#，13#～18#风口下侵蚀剩余厚度为455～645mm，接近一半炉缸环炭侵蚀。陶瓷垫中心2米直径区域侵蚀100mm。
3.铁口以下小炭块砖缝中有锌片，锌成片成块进入炭块砖缝，厚度达 5mm（图六）；西南区域和20#风口铁口以下的模压小碳块与碳捣料之间有一层约20mm厚白色金属层；炉壳温度最高点 8-9 号风口下方，标高8400mm 处周长约1500mm 范围内白色金属渗入物（图五），已透过小炭砖砖缝，接近冷却壁。但冷却壁与炉壳之间未见锌残留物。西南部位还发现有渗铁现象，厚度约10mm，炉底二层炭砖以上横缝和竖缝之间发现有2mm 左右白色金属，主要为锌且含有少量铅，砖缝明显扩大，有的>5mm。
4.炉缸内残留物：炉缸内残铁块呈盆状，重量约368吨，并分为两层，盆底上层厚度约 300～350mm，主要为焦炭及其银白色填充物；下层厚度约150～250mm，主要为铁的化合物（碳化物与钛化物），碳高于正常 3 倍多，呈易碎的石墨片状；钛高于正常10 数倍。
三、原因分析
经过对炉缸现状进行认真分析，认为导致炉缸异常侵蚀的原因由多种因素综合形成，主要有：
1.锌对微孔炭砖的侵蚀破坏。
首先说明，高锌原料不是一定会导致此类事情的发生，这点从南方很多高锌负荷的高炉没有出现此类事情可以证明，但是炉内出现某区域的锌富集对高炉一定有影响。锌富集区在炉缸，就产生了对炉缸炭砖的损坏。锌对炭砖的破坏，主要是锌在903℃以上由液态转为汽态，汽态的锌扩散到微孔炭砖的砖缝及微孔炭砖的微孔内，进去后随着温度降低转为液态和固态，产生膨胀，使砖缝和微孔扩大，进而锌的汽态进一步的进入，这样周而复始，使炭砖膨胀，导致炭砖产生剥落和裂缝，从而导致炭砖破坏，而炭砖的膨胀也引起了炉子的上涨。
炉缸内形成锌富集，主要有2个原因：
（1）1#炉炉缸死铁层设计深度过深，容易造成炉缸内锌富集。在炼铁冶炼过程中，由于锌负荷比较高，铁水中含锌量较大，因死铁层过深，下部的铁水温度较上部低，使锌向炉底富集形成通道，锌通过铁水向下部转移。随着温度等因素的变化，锌从铁水中沂出汽化，进入砖缝和砖体内。通过对炉缸残留铁进行分析，其含锌量高达0.3-1.13%，这点从炉底二层以上的砖、炉缸大碳块砖缝、炭砖内部和碳捣料等地方沉积着大量的锌也可说明问题。死铁层设计深一些重点是考虑消除象脚侵蚀，实际情况反映也确实能消除象脚侵蚀，但是铁口下方1.4m-1.8m的环形侵蚀还是无法消除，死铁层深并没有改变最大侵蚀点位置。
（2）对锌的认识不足， 2010年之前未对所用原料含锌制定针对性的操作要求。2009年在检修复风过程中，发生锌害事故，连续烧损风口小套。风口中套多次严重上翘， 4 年多共更换了53 个中套。入炉料中锌负荷长期超出国家标准（0.15kg/t） 数倍戓十几倍， 铁水中也化捡出含锌。2010年之后开始对锌害引起重视，采取上下结合措施来提高排锌率。“上排”主要是适当提高炉顶温度，将锌随炉顶煤气流从炉顶逸出炉外；下排是通过不定期减轻负荷，使用锰矿，降低渣碱度，改善渣铁流动性。但炉内之前富集的锌已很难排出。
2.高炉的炉缸炭砖组合设计存在问题。从软水系统长期的运作来看，整个软水的实际供应量为1700m3/h左右，小于设计量2400m3/h。从总体的水温差四个区域都在3-4.5℃之间，水温差是非常正常的。测量9#-12#风口区域内的每根水管水温差为0.9-1.2℃，
[关键词]：高炉 炉缸 炭砖 侵蚀
中图分类号：TF321.3 文献标识码：TF 文章编号：1009-914X（2013）01- 0034-02
杭钢1250m3高炉在正常生产过程中，发生炉缸侵蚀异常隐患，最严重区域大碳块基本销蚀，小碳块仅剩280mm。2007年投产至隐患发生仅4年6个月，该炉设计寿命12年，未能有效发挥一代高炉效能。
一、1250m3高炉基本情况
Vu=1250m3，采用炭砖炉缸、炭砖加陶瓷垫炉底结构；死铁层深度2800mm；炉衬炭砖由“中冶南方邯郸武彭炉衬新材料有限公司”提供。高爐主要指标先进，几乎没有管道行程、悬料、坐料发生，利用系数稳定在2.5～2.6，入炉焦比稳定在370kg/t，煤比120kg/t，原料主要是烧结+漓渚球+澳大利亚矿，焦炭以青町焦为主。
二、炉缸异常的发现及拆炉现状
炉底板上翘达 130mm??—150 mm??，炉缸标高7.2米与8.4米南面、西南面热电偶温度最高达到约970℃，炉壳表皮温度超过70℃，最高点达到92℃，监测炉缸炭砖温度的三个热电偶烧坏。结合兄弟钢厂的经验，认为存在炉缸侵蚀重大风险。
拆炉现状：1.炉体抬高达130mm—150 mm??；炉底封板上翘，风口大套普遍上翘，风口法兰大面积崩裂；第五段铸铁冷却壁在冷面出现横向断纹，尚未贯穿。整个炉壁几乎没有渣皮。（见图一～图三）
2.耐材：炉缸部分微炭砖内有大量的鳞片状金属渗透物，主要成份为锌（Zn），大部分区域内侧环形大块微孔炭砖砖缝不清晰，呈疏松状，并出现了不规则的分层（图四），层与层之间含有锌片，炉底未直接接触铁水的微孔炭砖也有大量Zn进入（图五、图六）。耐材侵蚀：在 9#～12#风口方位，铁口中心下方高1米长6.5米区间，大炭砖完全消失，环状小炭砖已侵蚀，最薄处仅剩280mm，形成大熔洞；20#风口下方10～13 层炭砖之间，大炭砖剩余厚度100mm；7#～8#，13#～18#风口下侵蚀剩余厚度为455～645mm，接近一半炉缸环炭侵蚀。陶瓷垫中心2米直径区域侵蚀100mm。
3.铁口以下小炭块砖缝中有锌片，锌成片成块进入炭块砖缝，厚度达 5mm（图六）；西南区域和20#风口铁口以下的模压小碳块与碳捣料之间有一层约20mm厚白色金属层；炉壳温度最高点 8-9 号风口下方，标高8400mm 处周长约1500mm 范围内白色金属渗入物（图五），已透过小炭砖砖缝，接近冷却壁。但冷却壁与炉壳之间未见锌残留物。西南部位还发现有渗铁现象，厚度约10mm，炉底二层炭砖以上横缝和竖缝之间发现有2mm 左右白色金属，主要为锌且含有少量铅，砖缝明显扩大，有的>5mm。
4.炉缸内残留物：炉缸内残铁块呈盆状，重量约368吨，并分为两层，盆底上层厚度约 300～350mm，主要为焦炭及其银白色填充物；下层厚度约150～250mm，主要为铁的化合物（碳化物与钛化物），碳高于正常 3 倍多，呈易碎的石墨片状；钛高于正常10 数倍。
三、原因分析
经过对炉缸现状进行认真分析，认为导致炉缸异常侵蚀的原因由多种因素综合形成，主要有：
1.锌对微孔炭砖的侵蚀破坏。
首先说明，高锌原料不是一定会导致此类事情的发生，这点从南方很多高锌负荷的高炉没有出现此类事情可以证明，但是炉内出现某区域的锌富集对高炉一定有影响。锌富集区在炉缸，就产生了对炉缸炭砖的损坏。锌对炭砖的破坏，主要是锌在903℃以上由液态转为汽态，汽态的锌扩散到微孔炭砖的砖缝及微孔炭砖的微孔内，进去后随着温度降低转为液态和固态，产生膨胀，使砖缝和微孔扩大，进而锌的汽态进一步的进入，这样周而复始，使炭砖膨胀，导致炭砖产生剥落和裂缝，从而导致炭砖破坏，而炭砖的膨胀也引起了炉子的上涨。
炉缸内形成锌富集，主要有2个原因：
（1）1#炉炉缸死铁层设计深度过深，容易造成炉缸内锌富集。在炼铁冶炼过程中，由于锌负荷比较高，铁水中含锌量较大，因死铁层过深，下部的铁水温度较上部低，使锌向炉底富集形成通道，锌通过铁水向下部转移。随着温度等因素的变化，锌从铁水中沂出汽化，进入砖缝和砖体内。通过对炉缸残留铁进行分析，其含锌量高达0.3-1.13%，这点从炉底二层以上的砖、炉缸大碳块砖缝、炭砖内部和碳捣料等地方沉积着大量的锌也可说明问题。死铁层设计深一些重点是考虑消除象脚侵蚀，实际情况反映也确实能消除象脚侵蚀，但是铁口下方1.4m-1.8m的环形侵蚀还是无法消除，死铁层深并没有改变最大侵蚀点位置。
（2）对锌的认识不足， 2010年之前未对所用原料含锌制定针对性的操作要求。2009年在检修复风过程中，发生锌害事故，连续烧损风口小套。风口中套多次严重上翘， 4 年多共更换了53 个中套。入炉料中锌负荷长期超出国家标准（0.15kg/t） 数倍戓十几倍， 铁水中也化捡出含锌。2010年之后开始对锌害引起重视，采取上下结合措施来提高排锌率。“上排”主要是适当提高炉顶温度，将锌随炉顶煤气流从炉顶逸出炉外；下排是通过不定期减轻负荷，使用锰矿，降低渣碱度，改善渣铁流动性。但炉内之前富集的锌已很难排出。
2.高炉的炉缸炭砖组合设计存在问题。从软水系统长期的运作来看，整个软水的实际供应量为1700m3/h左右，小于设计量2400m3/h。从总体的水温差四个区域都在3-4.5℃之间，水温差是非常正常的。测量9#-12#风口区域内的每根水管水温差为0.9-1.2℃，