混铁炉耐火材料炉衬蚀损的调查与分析

浅谈600t混铁炉内衬耐火材料的资源优化配置本文通过对略钢600t混铁炉内衬耐火材料损毁原因的分析，制定几点优化混铁炉内衬耐火材料资源配置措施，有利于提高混铁炉的使用寿命，希望能对钢铁企业加强冶炼工艺，稳定生产节奏、降本增效带来一些帮助。

标签：混铁炉；内衬；耐火材料1 混铁炉简介混铁炉是转炉炼钢的重要辅助设备之一，起着均匀铁水成份、稳定铁水温度和贮存铁水保证铁水持续供应的功能。

近些年随着我国经济的发展，钢铁产量持续增长，钢铁的种类日益繁多，混铁炉的使用条件更加苛刻，加之混铁炉长期贮存铁水并频繁受铁和出铁，炉衬受到铁、渣以及重力冲刷和化学侵蚀作用，使得混铁炉的寿命出现缩短趋势。

提高混铁炉使用寿命，对保证铁水的正常供应，稳定转炉的正常生产节奏有着重要意义。

我国的混铁炉一般有300吨、600吨、900吨和1300吨几个类型，按照冶钢企业规模的不同而装备不同类型的混铁炉。

混铁炉炉体是由可以拆分的侧面凸起端盖和设有铁水输入口、铁水输出口的圆筒组成筒体装置。

炉体内部铺砌有高温耐火材料层，高温耐火材料层与炉体外壳之间的空隙填有主要成分为硅藻土料的隔热层，通过隔热层达到对炉体内衬高温耐热材料受热膨胀对炉壳产生压力的缓冲和阻止热传导，避免炉体材料的受热变形。

隔热层向里硅藻土砖层，硅藻土砖层向里是粘土砖层，与粘土砖层紧挨的是直接与铁水接触的混铁炉工作层，工作层大多数是用耐高温腐蚀的镁砖砌筑而成。

略钢炼钢分厂现有600吨混铁炉1座，60吨氧气顶吹转炉2座，配有六机六流150mm×150mm方坯连铸机一台，年吞吐铁水90多万吨，产钢100万吨左右。

铁水温度为1200℃～1350℃，铁水化学成分如下：燃气条件，略钢600吨混铁炉保温使用的燃气为高炉煤气，发热值较低，只有3000-3800KJ/Nm3。

为提高高炉煤气的燃烧温度，在煤气燃烧时配入适量的富氧，以此提高燃烧温度。

2 混铁炉内衬耐火材料损毁原因混铁炉整体性能以及使用寿命如何对钢铁冶炼有着重要意义，我国研究技术人员以及工程技术人员对混铁炉的建造和维护技术进行了艰苦的探索，并且取得了不少成果。

电炉维修：中频炉炉衬损毁的原因及解决方案中频炉使用过程中，炉衬用的耐火材料的厚度只有70—110mm，内侧与高温金属液接触，外侧紧贴水冷线圈，耐火材料内外侧温差很大，处于相对单薄的断面和许多熔炼操作的强侵蚀性环境的使用条件下。

影响炉衬损毁的主要工艺条件包括：熔炼温度、脱气时间、一次脱气量、炉渣的化学成分和生产的钢（铁）种。

破坏炉衬的主要影响因素有：炉渣化学侵蚀、耐火材料结构剥落与热侵蚀。

图1、熔炼铸铁的炉衬被侵蚀情况图2、熔炼铸钢的炉衬被侵蚀情况1．中频炉的炉衬中频炉的炉衬通常是用各种规格粒度组成的耐火材料打结而制成（常用的耐火材料主要有镁质、石英质、铝质及复合材料四大类）。

其特点是：直接结合。

因而抗侵蚀性能高、力学强度高、抗热震性能良好。

图3、严格按打结工艺打结出的炉衬2、镁质炉衬材料的损毁机理以镁质耐火材料为例，阐述一下镁质材料的损毁机理：镁质材料损毁的主要表现是：流动钢液造成的热侵蚀和炉渣成分渗透进入材料中引起的化学侵蚀。

熔炼过程中溶液会通过耐火材料基体中的毛细孔道渗入到耐火材料基体内部侵蚀炉衬。

渗入到耐火材料基体内部的成分包括；渣中的CaO、SiO2、FeO; 钢液中的Fe、Si、Ai、Mn、C，甚至还包括金属蒸汽，CO气体等。

这些渗入成分沉积在耐火材料毛细孔道中，造成耐火材料工作面的物理化学性能与原耐火材料基体的不连续性，在操作温度急变下将出现裂纹、剥落和结构疏松，严格的说这个损毁过程比溶解损毁过程严重得多。

加入炉内的金属材料会带入各种不同的氧化物，不同材质、不同炉次的炉渣成份也不尽相同。

炉渣中存在的各种氧化物、碳化物、硫化物及各种形态的复合化合物，大部分都会和炉衬发生化学反应，生成不同熔点的新的化合物。

反应中生成的一些低熔点氧化物如铁橄榄石（FeOSiO2）、锰橄榄石（MnOSiO2）等熔点一般在1200℃左右范围内。

低熔点渣具有极好的流动性，可能会形成助熔剂作用，对炉衬产生剧烈的化学侵蚀，从而降低炉衬的使用寿命。

混铁炉用耐火材料的发展和现状摘要：本文主要介绍了混铁炉的结构以及针对不同部位不同工作要求提出综合砌筑方案，炉顶、炉底和炉墙整体浇注, 并在不同部位选用不同的优质炉衬耐火材料, 能使混铁炉炉衬实现均匀侵蚀，既降低了成本，又节约了耐材。

关键词：混铁炉; 炉衬；综合砌筑前言混铁炉是炼钢车间贮存铁水的热工设备。

它的用途除了贮存铁水外, 还有混匀铁水成分和保持铁水温度的作用, 另外它在协调炼铁、炼钢生产过程及调节铁水的供需平衡方面也起着非常重要的作用。

由于它长期储存高温铁水, 受铁水、渣的长时间的冲刷和侵蚀, 其炉衬材料的抗冲刷性、耐侵蚀性及抗热震稳定性等性能的优劣, 对混铁炉的使用寿命起着关键性的作用。

1概述混铁炉由炉体; 支撑底座; 倾动装置;气动松闸机构; 炉顶平台; 煤气、空气管道; 炉门升降卷扬; 鼓风装置; 干油润滑系统; 电控系统等组成( 见图1)2混铁炉内衬材料的损毁传统的混铁炉内衬全部使用砖砌形式, 主要材料有高铝砖、镁砖、铝碳化硅炭砖、硅砖及镁铝砖等,也有的厂家针对砖砌出铁嘴损毁较快的现状, 对出铁嘴材料进行了改进, 用浇注料对出铁嘴进行整体浇注。

近年来国内出现了整体浇注的混铁炉内衬,其材料包括低水泥高铝浇注料、刚玉- 莫来石- 碳化硅浇注料及Al2O3- SiO2 质微膨胀浇注料。

混铁炉使用时和铁水罐相似，都是不直接接触铁水，铁水和炉壁有一层耐火材料，大概工作温度在1350~1450之间，它的用途除了贮存铁水外, 还有混匀铁水成分和保持铁水温度的作用, 另外它在协调炼铁、炼钢生产过程及调节铁水的供需平衡方面也起着非常重要的作用。

由于它长期储存高温铁水, 受铁水、渣的长时间的冲刷和侵蚀, 其炉衬材料的抗冲刷性、耐侵蚀性及抗热震稳定性等性能的优劣, 对混铁炉的使用寿命起着关键性的作用。

常见的混铁炉损毁状况有:炉底耐火材料承受高温铁水的渗透; 不规则操作引起渣线上下浮动, 渣线区域面积增大; 铁口拐角处的墙体及沟口受铁水的频繁冲刷和侵蚀; 因化学侵蚀导致的掉砖、砖层变薄甚至炉衬穿漏和出铁口渣封。

I ndustry development行业发展钢铁行业耐火材料应用与管理中存在的问题探究与讨论张 岭摘要：我国耐火材料技术的发展主要体现在耐火材料的研发和制造上。

然而，在应用方面，钢铁行业的冶金耐火材料技术差距不断扩大。

与此同时，由于资源、能源和环境等因素的影响，耐火材料产业的发展离不开节能环保等技术的操作水平。

因此，中国耐火材料产业的发展需要进行深入和系统的思考。

本文对国内外耐火材料的生产与应用现状进行了探讨。

关键词：钢铁行业；耐火材料；应用；管理在工业窑炉中，耐火材料是炉窑衬里结构中最为重要的一种材料，其性能的好坏直接影响着衬里的使用时限和使用效果。

目前，国内的耐火材料已经由最初的冶金辅助材料向主体冶金原材料过渡，许多新的冶金产品、新材料的开发，都需要高质量的耐火材料。

近几年，随着对国外耐火材料的分析，国内耐火材料产业发展迅速，已接近国际先进水平，有些产品已达国际先进水平。

1 吨钢耐火材料应用分析1.1 耐火材料应用成本控制狭义上来讲，这指的是耐火材料的生产成本；广义上来看，它不仅包括耐火材料本身的成本，还包括物流、施工和耐火材料质量等方面的成本。

吨钢的耐火材料消耗量是指制造1吨钢材所需的耐火材料重量。

事实上，吨钢和电钢的耐火材料消耗不是相互对立的，而是一个有机的整体。

降低吨钢的耐火材料生产成本有两个主要途径。

一是选择质量较差但价格低廉的耐火材料，虽然耐火材料用量较大，但可以实现电钢耐火材料的低成本；二是采用优质的耐火材料，尽管价格较高，但可以显著延长耐火材料的使用寿命，减少单耗。

这同时可以降低由于耐火材料污染引起的钢液净化费用，并降低吨钢的生产成本。

吨钢的耐火材料成本和耐火材料消耗量是衡量钢铁行业使用耐火材料的重要指标。

由于不同公司有不同的想法和出发点，对这个指标的定义也不尽相同。

观念上，国内大部分的钢铁企业采取了耐火材料区域整体承包方式。

这种方式只考虑到耐火材料的成本，所以大多数企业只计算了每吨耐火材料的成本，而对于电钢的耐火材料消耗量没有进行控制。

1简介高炉耐火材料的磨损对高炉炉龄有决定性作用。

高炉炉役期间，可以在生产时，对炉衬材料进行几次维修。

然而，炉膛区的修理工作需要停止生产。

因此，高炉炉膛是非常关键的部分。

高炉炉龄不仅取决于耐火材料及其性能，还取决于设计标准（冷却设备设计，电气机械设计）和操作标准。

所以，规定了碳块的要求。

耐火材料的磨损决定高炉炉龄。

由于在高炉上部区已制定了现代修补技术，只有风口以下接触炉渣和铁水的下炉膛和炉底区在中间不能进行修补。

因此，这个区的炉衬需要高质量炉衬材料。

最重要的磨损参数之一是铁水阻力，本文解释了标准和微气孔碳的测量。

另外，比较了微气孔族中的不同材料。

2热化学磨损所有磨损机理都是联合起作用的。

为更好地理解，下面分别说明不同的磨损机理。

（1）铁水中碳溶解造成的磨损这是难熔碳的溶解，在高炉下部不同温度和流动条件下碳块中的碳溶解在铁水中，类似于炉料中焦炭溶解。

（2）铁水渗透造成的磨损这个渗透过程更适宜在高炉下部铁水池的高铁水静压力下进行。

由于碳块的多孔性，最初溶解后开始渗透，同时材料性能开始变化。

在铁渗透后，织构破裂，线裂纹形成。

连同铁水的永久侵蚀和温度变化，导致碳块碎裂。

在有碱金属和锌的情况下，它促使脆层形成。

（3）碱金属循环造成的磨损碱金属以氧化物和硫酸盐形式与炉料、焦炭一起进入高炉，并发生反应。

它们在三个可能的反应中产生碳料：渗透的碱金属氧化；把碱金属蒸汽添入碳结构，导致局部容积增加；碱金属与添加剂或杂质在炉衬中产生反应。

（4）氧化造成的磨损立式冷却壁漏水或有缺陷的风口会出现碳衬氧化。

来自冷却系统的热鼓风或水蒸汽能导致多孔粘结基体加速磨损。

因此，碳的耐磨组分将溶解，并受到铁水冲洗。

（5）CO分解造成的磨损按照布氏反应，另一个磨损因素与CO分解有关。

在一定的温度条件下，将出现碳沉积，并由此造成裂纹。

3热机械磨损（1）热应力造成的磨损热面处的炉衬暴露于高温之下，温度达到1150℃。

这个区的磨损受到温度分布和合成压缩应力控制，它取决于炉衬的机械物理性能。

炉衬耐火材料的损毁机理来源：百度文库炉衬耐火材料的损毁机理与耐火材料的化学成分、矿物结构，炼钢工艺过程等一些十分复杂的因素有密切关系，因此要在理论上完全说清楚几乎是不可能的。

几十年来，人们对炼钢熔体与耐火材料之间的高温物理化学反应做过大量的研究，但是现在所能作出的结论，也还只是宏观的或是经验性的。

归纳起来炉衬损毁的原因大致分成四类：①机械冲击和磨损；②耐火材料高温溶解；③高温溶液渗透；④高温下气相挥发；其中以②，③两项被认为是最基本的损毁原因，所做的研究工作也最多。

转炉渣的成分主要为CaO，SiO2，FeO等，当炉渣碱度偏低时，对以CaO，MgO为主要成分的炉衬耐火材料侵蚀严重，炉衬寿命降低；相反，当炉渣碱度较高时，对炉衬的侵蚀则较轻微，炉衬寿命也相对有所提高。

这导致炼钢工艺中造渣技术的变革，采用轻烧白云石造渣，结果炉衬寿命有较大幅度的提高。

炉渣中含有氟离子、金属锰离子等时，或者熔池温度升高到l700℃以上，溶液的粘度会急骤下降，炉衬的损毁速度加快，寿命大幅度降低。

所以转炉钢水温度偏高，会使炉衬寿命相应降低。

溶液渗入耐火材料内部的成分包括：渣中的CaO、SiO2、FeO；钢液中的Fe、Si、Al、Mn、C，甚至还包括金属蒸气、CO气体等。

这些渗入成分沉集在耐火材料的毛细孔道中，造成耐火材料工作面的物理化学性能与原耐火材料基体的不连续性，在转炉操作的温度急变下，出现裂纹、剥落和结构疏松，严格地说这个损毁过程要比溶解损毁过程严重得多。

因此，要降低溶液对耐火材料的渗透，措施有：a.应降低炉衬耐火材料的气孔率和气孔的孔径；b.在耐火材料中加入与溶液不易润湿的材料，如石墨、碳素等；c.严格控制溶液的粘度，即控制冶炼强度、控制出钢温度等。

由炉衬材料的抗渣侵蚀性试验，可得出镁碳砖的渣浸蚀过程为：石墨氧化→方镁石相被渣中SiO2、Fe2O3侵蚀→反应生成的低熔物被熔失。

在含碳炉衬的耐火材料中，随着碳含量的增加抗渣侵蚀性会有提高，但不是碳含量越高越好，因为碳含量越高，氧化失碳后炉衬耐火材料的结构越疏松，使用效果会变差。