余  浩  李  兵

（广西北港新材料有限公司）

摘  要  对高炉铁水罐寿命短，隐患多进行分析，通过研究铁水罐砖衬的侵蚀机理，加强日常管理和维护，改进耐材的材质和砌筑工艺，保证生产安全运行，降低成本，增加效益。

关键词  高炉铁水罐  使用寿命  效率

2017年以来，镍铁公司（内部公司）初炼分厂3座高炉铁水罐事故较多，铁水罐运行不足、寿命短；时有因铁水罐泄漏影响生产安全，直接影响到高炉的安全生产和下游炼钢的生产节奏。经过多方的参与，对铁水罐的质量工艺、运行监测、日常管理进行改进，提高了铁水罐的使用效率和寿命，保证了生产持续正常运行，本文对日常管理和质量工艺等过程进行分析探讨。

1  高炉铁水罐的基本情况

初炼分厂共有3座高炉，冶炼低镍铬铁水；含铬铁水，熔点高，流动性差，冶炼需要高温条件下进行直接还原，高温保持铁水炉渣足够的流动性，转运过程中，铁水温度降低，[1]易粘罐结底。一炼钢主要是2系钢种，二炼钢主要是3系钢种，对低镍铬铁水需求不足，而3号高炉距离一炼钢距离远，运输时间长，铁水罐周转慢。铁水罐粘罐结底、罐沿结盖，导致倒不干净，所以必须优化铁水转运，同时，随着炼钢生产节奏的加快及对铁水组织要求的提高，经常出现“钢厂等铁水，铁水进不去”或高炉没有罐使用。

铁水罐主要有两个问题，一是罐的使用寿命不长，罐内衬砖裂缝大，容易剥落，罐体温度高，砌筑质量达不到工艺要求。二是罐易结底，罐容变小，无法满足高炉的正常生产。

2  问题原因及分析

铁水罐本体材质是Q235B钢板，罐体内砌筑铁水罐衬砖、浇注料、填充料、永久层耐火砖，也称永久层，永久层具有保温和辅助防漏作用。

铁水罐衬砖受到侵蚀的原因：1、渣铁的化学侵蚀，2.铁水罐倒完后再返回高炉的过程中，受到的空气的氧化侵蚀；3.铁水沟溜嘴距罐底大于5米，铁水罐底部砖衬受高落差铁水的冲击的机械磨损；4.罐沿结盖、结底的渣铁对砖衬的粘附，打罐造成的砖衬损伤。

2.1  砖衬侵蚀

高铝砖是硅酸铝质材料，与渣铁水接触在高温下形成钾霞石（K2O，Al2O3，2SiO2）白榴石（K2O，Al2O3，4SiO2）及玻璃相（K2O，Al2O3，2SiO2）产生体积膨胀，破环砖的组织结构[2]，砖的强度和性能下降，砖衬损坏较快且严重。

铁水罐砌筑后，烘烤、使用、维护、大修就是一个铁水罐的使用周期。侵蚀总结有以下几种类型：

（1）氧化侵蚀。烤罐和使用过程中，表面的游离碳被氧化后，导致耐火材料结构疏松，强度降低。

（2）化学侵蚀。由于耐火材料显气孔率高，渣铁易侵蚀到内部，产生一系列化学反应。

（3）热震稳定侵蚀。铁水罐温度急剧变化，热应力超过其强度和断裂能，加之耐火材料的线膨胀系数大，砖的尺寸大，会造成开裂剥落。

（4）机械磨损。铁水温度高，落差大，罐内耐火材料中的液相粘度急剧降低，耐磨性随之降低，对砖衬工作表面损耗的大。

通过对铁水罐的跟踪监测，发现砖衬的侵蚀集中在使用中期和后期，中期集中的上半部，砖表面有一定的开裂、疏松，并且连成一片。

罐的上部残余渣铁结盖处出现砖拉裂，有较大的收缩，炮机打罐容易整片区域剥落。

后期主要是砖衬之间形成较大的裂纹、砖衬变薄，对比上述侵蚀类型，中期出现的是氧化侵蚀和化学侵蚀，后期出现的是机械侵蚀和热震稳定侵蚀。

2.2  砌筑及维修质量

铁水罐的耐火材料包含高铝砖、铝碳化硅碳砖（ASC砖)，高铝浇注料，罐底浇注料。砖型搭配较多，要求砌筑精度和砌筑技术必须高。

主要问题有：

永久层不是浇注而成，而是边砌筑边浇注，出现浇注空隙，有疏松，分层现象。

罐底异形砖砌筑存在3-6mm放射缝，受高温渣铁从流嘴到罐底的冲击，磨损。中期后侵蚀大，易脱落，满足不了生产需要，存在安全隐患。

砌筑用的耐火泥粒度不均匀，搅拌后上面稀浆，下面干浆，泥浆易失水，砌好后，泥浆仅松散地存在于砖缝内 ，不能将砖衬粘结成为一个坚固、致密的整体。导致砖缝的耐火性能下降，产生裂缝。

罐底砖容易剥落，修补填充的不定型耐火材料与罐底砖材质不同。

3  改进措施

3.1  优化内衬材料，工作层使用ASC砖替代部分高铝砖。

铁水罐的使用主要考虑罐的综合的稳定性，在砖型和砌筑质量上加强改进，协调厂家改进耐火泥粒度的整体均匀性，边搅拌边用浆，消除冲击区和工作层的砖缝，砖缝控制在2mm以下，为防止罐底冲击区砖衬剥落，罐底采用ASC砖，增加其砖衬厚度，冲击区域采用铝碳化硅碳砖，其他区域用高铝砖。

3.2  加强日常管理和监测

3.2.1  规范热态点检

对在线正常使用的铁水罐，铸铁机负责点检和维护罐体的钢结构部分，炉外工长和铸铁机点检罐体耐火材料部分（罐嘴料、罐沿砖衬、罐体砖衬腐蚀脱落情况）。机车负责对罐体温度和罐的皮重的监测（用红外测温枪测量，温度在60℃～240℃范围内）对罐温和皮重进行跟踪，罐体温度超过240℃，下罐冷态检查，小修后重点监测；皮重减轻较多的罐，证明砖衬侵蚀严重，测量砖衬厚度后，进行修补或者重新砌筑。

铁水罐使用400次后进行下线检查，对罐口、罐底，渣线部位的砖衬厚度实际尺寸进行测量，然后对罐的安全性和使用寿命进行初步预测，工作层厚度小于70mm掉砖严重时，或裸露永久层砖时，进行重新砌筑。

3.2.2  勾罐

正常生产，热罐不允许用炮机打罐沿、罐嘴部分，待下线12小时以上才允许勾罐，（防止热态渣铁粘结罐壁后打罐引起局部掉砖。

3.2.3  加强沟通和减少使用量

加强和炼钢的沟通，建立钢铁调度群，三个横班沟通协调好炼钢的需求量和铁水的去向，减少了铁水罐在炼钢的滞留时间，提高铁水罐运行和周转速度，运行速度加快后，降低铁水罐的在线运行数量，由原先的三个炉18个罐减少了15个罐，减少因翻罐不及时，造成积多，导致铁水罐结底，二是保证修罐和翻罐有足够的时间。

3.2.4  规范高炉的铁水质量

控制铁水含Si，含Si高，含Cr高，物理热低，铁水流动性差粘罐，造成结底，高炉开炉或者检修复风后使用热态、使用次数多的铁水罐，对高炉工长的铁水Si含量、物理热出台管理和考核制度。对结底罐采用渣铁流动性好、物理热充沛的高炉使用化罐，罐里丢工业盐进行化罐（采用NaCl熔渣作用，捕集粗金属中的杂质元素的氧化产物，使之与主金属分离，并降低渣的熔点，使熔渣易流动[3]），加速化罐能力。

4  使用效果及实践

采取改进措施后，选用了铝碳化硅碳砖和高铝砖混合使用，增加冲击区域的砖的厚度。砌筑工艺上，要求2mm以下的砖缝，严格控制浇注空洞，修补罐体时清理干净铁水罐，对铁水罐进行减少使用量、热检、冷检，通过跟踪监控、记录、维护等措施，提高了铁水罐的使用效率。通过实施这些措施以后，铁水罐平均寿命由以前的400次提高到550次，运行期间未发生铁水罐泄漏的安全事故。

5  结语

铁水罐运转效率和寿命提升后，保证了上下游生产稳定和高炉顺行，同时降低了生产成本和承包商的赔付费用，响应了公司降本增效的方针，保证了公司安全生产。

6  参考文献

[1] 张友平，张振伟，毛晓明，杜洪缙 .高炉含铬铁水粘罐现象的探讨[J].宝钢技术，2015(1)；51-53.

[2] 经文波，葛明玉，谈云兰，徐顺龙，宗燕萍.提高铁水罐使用寿命研究[J].江西冶金，2009(10)；8-10.

[3] 赵俊学，张丹力，等.冶金原理.西北工业大学出版社，2002.95-98.