總體來(lái)說,高爐冶煉時(shí)各部位的工作環(huán)境都很惡劣,但也有些細(xì)微區(qū)別。
爐喉:它主要是起保護(hù)爐襯作用。爐喉正常工作時(shí),溫度為400~500度,受爐料的撞擊和摩擦較為激烈,極易磨損。因此,爐喉部位一般多用高鋁磚砌筑,爐喉鋼磚一般采用鑄鋼件,即使這樣,爐喉受侵蝕仍不可避免,特別是爐喉鋼磚下沿受物料沖擊磨損更為突出。
爐身:高爐本體重要組成部分,起著爐料的加熱、還原和造渣作用,自始至終承受著煤氣流的沖刷與物料沖擊。但爐身上部和中部溫度較低(400~800度),無(wú)爐渣形成和渣蝕危害。這部位主要承受爐料沖擊、爐塵上升的磨損或熱沖擊(最高達(dá)50度/分),或者受到堿、鋅等的侵入,碳的沉積而遭受損壞。
爐身下部溫度較高,有大量爐渣形成,有熾熱爐料下降時(shí)的摩擦作用;煤氣上升時(shí)粉塵的沖刷作用和堿金屬蒸氣的侵蝕作用。因此這個(gè)部們極易受侵蝕,嚴(yán)重者冷卻器全部補(bǔ)侵蝕光,只靠鋼甲來(lái)維持。例如某鋼廠5號(hào)高爐,1996年4月破損調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn),7段2鋼甲裂紋像網(wǎng)一樣縱橫交錯(cuò),幾乎連成一片,裂紋、龜裂嚴(yán)重,此段冷卻壁基本全部被侵蝕、蝕光,只靠鋼甲用來(lái)維持(爐役后期)的。這種現(xiàn)象在全國(guó)基他高爐上也可能有類似的現(xiàn)象。也就是說,高爐壽命長(zhǎng)短與爐身部位的壽命長(zhǎng)短有很大關(guān)系。因此,(特別是爐身下部)要求是選用有良好抗渣性、抗堿性及高溫強(qiáng)度和耐磨性較高的優(yōu)質(zhì)粘土磚、高鋁磚和剛玉磚。
爐腰:它起著上升煤氣煤氣流的緩沖作用。爐料在這里已部分還原造渣,透氣性較差,同時(shí)渣蝕嚴(yán)重。另外,爐腰部位的溫度高(1400~1600度),高溫輻射侵蝕嚴(yán)重,堿的侵蝕也比較嚴(yán)重,含塵的熾熱爐氣上升,對(duì)爐襯產(chǎn)生較強(qiáng)的沖刷作用;焦炭等物料產(chǎn)生摩擦;熱風(fēng)通過時(shí)引起溫度急劇變化作用。所以,爐腰極易受損的區(qū)域。直接影響了高爐壽命。其侵蝕原因見表9-2
9-2高爐磚襯侵蝕原因
部位 |
侵蝕原因 |
爐身上部 |
(1) 爐料磨損
(2) 煤氣流沖刷
(3) 堿金屬、鋅、沉積碳的侵蝕 |
爐身中、下部及爐腰部位 |
(1) 堿金屬、鋅、沉積碳的侵蝕
(2) 初成渣的侵蝕
(3) 熱震引起的剝落
(4) 高溫煤氣流的沖刷 |
爐腹部位 |
(1) 渣鐵水的沖刷
(2) 高溫煤氣流的沖刷 |
爐缸風(fēng)口帶 |
(1) 渣鐵水的侵蝕
(2) 堿金屬的侵蝕
(3) 煤氣流的沖刷 |
鐵口以上的爐缸碳磚 |
(1) 堿金屬的侵蝕
(2) 熱應(yīng)力破壞
(3) 二氧化碳和水的氧化
(4) 渣、鐵水的溶蝕及流動(dòng)沖刷 |
鐵口以下的爐缸及爐底碳磚 |
(1) 鐵水的溶蝕
(2) 鐵水流動(dòng)沖刷
(3) 鐵水滲透侵蝕
(4) 爐缸圓周碳磚仍有堿金屬侵蝕 |
爐腹:爐腹連接著爐缸和爐腰。一般作上大下小設(shè)計(jì)也正適應(yīng)氣體體積增加和爐料變成渣鐵后體積縮小的需要。訪部位溫度更高。其下部爐料溫度均在100~1650度,氣流溫度也高,并形成大量的中間渣(指處于滴落過程中成分、溫度在不斷變化的爐渣,國(guó)外稱爐腹渣)開始滴落。因此,該部位所受的熱輻射、熔渣侵蝕都很嚴(yán)重。另外,堿金屬的侵入,碳的沉積而引起的化學(xué)作用、由上而下的熔體和由下而上的熾熱氣流的沖刷作用也加劇。所以,該部位也一直是高爐易受損區(qū)域。
爐缸、爐底:爐缸主要起著燃燒焦炭和儲(chǔ)存渣鐵的作用。由風(fēng)口鼓入的熱風(fēng)首先與焦炭燃燒,產(chǎn)生煤氣(即煤所的初始分布)供給高爐冶煉還原用。風(fēng)口區(qū)是高爐內(nèi)溫度最高的區(qū)域,一般在1700~2000攝氏度以上。煉鐵生產(chǎn)的終了產(chǎn)物渣鐵也聚集在爐缸,周期地由渣口和鐵口排出。爐缸的襯磚(特別是碳磚)主要受渣鐵水的沖刷與侵蝕。爐底主要是保護(hù)爐缸。避免渣鐵泄漏。但爐底磚襯主要受鐵水的沖刷侵蝕,乃至損毀。鐵水侵入可引起耐火磚上浮,化學(xué)侵蝕可引起耐火磚脆化層的擴(kuò)展,從而使高爐爐底耐火材料發(fā)生嚴(yán)重的破壞。由于爐缸、爐底耐火磚襯受侵蝕后不易修補(bǔ),因此其損壞程度往往決定著高爐的一代壽命。該部位要求耐火材料具有耐渣鐵水的侵蝕、滲透,耐堿性和導(dǎo)熱性更好。
出鐵口:隨著高爐日趨大型化,導(dǎo)致每日出鐵次數(shù)增多,周而復(fù)始,出鐵口的工作條件是相當(dāng)苛刻的。出鐵口既要受到鐵水環(huán)流、爐渣、堿的侵蝕和摩擦作用,又要受到從出鐵到出鐵結(jié)束溫度變化所帶來(lái)的熱沖擊,同時(shí)也受到開鐵口或堵鐵口時(shí)的機(jī)械振動(dòng)損傷。
高爐出鐵溝:高爐出鐵溝是高溫鐵水或熔渣流經(jīng)的通道,其襯體主要受鐵水、熔渣 及微量元素的沖刷侵蝕及浸潤(rùn)。這要求出鐵溝用耐火材料不僅抗渣鐵水侵蝕性強(qiáng),而且抗高溫性能更好。同時(shí),煙氣、灰塵、粉粒等對(duì)周圍具有一定的污染作用,所以,出鐵場(chǎng)環(huán)境較為惡劣。各國(guó)十分注意環(huán)境保護(hù)工作,在出鐵溝襯里長(zhǎng)壽的基礎(chǔ)上,安設(shè)有襯罩蓋,并配有吸塵裝置,這樣大大改善了高爐爐前的作業(yè)環(huán)境。