砖的冲刷侵蚀较为严重，尤其在死料柱透气性变差时,这种环流侵蚀会增强，易在铁口下方(第6、7层

终形成环裂[8-10]

2 炉底炉缸长寿技术开发

炭砖处)形成“象脚状”侵蚀(2)硫化物、碱金属及锌对炭砖的化学侵蚀。从炉缸杂物化学成分看，炉缸炭砖内侧存在硫化物碱金属及锌富集。这些有害物质及元素侵蚀会对炭砖形成不可逆的损坏及侵蚀，具体为:1硫化物在高温下与炭砖中的碳发生化学反应，导致炭砖碳基质逐渐脱碳，使砖体受损?;2碱金属及锌也会与炭砖中的碳发生反应，形成脆化层，引起炭砖强度下降、体积膨胀及塑性变形，导致炭砖结构疏松，产生

2.1 热应力及其影响因素

随着计算机软硬件技术的提升，建立炉缸三维“流-固-热”耦合模型成为可能，结合数值模拟等方式，研究炉缸结构、耐材性质、操作参数等对炉缸热

应力分布的影响。通过仿真软件构建炉底炉缸固体区域物理模型，进行网格划分，将计算得出的温度场加载到网格结构上，并对四周施加固定约束，然后计算应力场分布。某高炉炉缸炉底固体区域模型及网格如图9所示。炉底炉缸变形量最大处为炉底陶瓷垫，炉底中心区域在铁水、料柱等力的共同作用下，产生下沉趋势，可能是导致部分高炉炉底板边缘上翘的原因之。某高炉不同炉缸结构下的热应力分布如图10所示。从图10可以看出，热应力最大区域分布在炉缸炉底交界处，且最大热应力主要位于炭砖热面。因此，如果能在炭砖热面形成较厚的保护层，理论上能将最大热应力转移至保护层，从而起到保护炭砖的作用。

龟裂，影响使用寿命，(3)热应力破坏。炭砖热面为高温铁水，冷面为冷却设备，存在温度差，易产生热应力，这种热应力在炭砖内部积累，会导致炭砖脆化;同时，在铁水温度升降时，熔化及凝固反复发生，炭砖受热疲劳应力影响，在870°C左右会产生脆化层，引起炭砖内部产生微裂纹，尤其是高炉强化冶炼后，铁水环流强度增加，易使炉缸凝固层不稳定，炭砖除受铁水环流冲刷外，还易遭受内部热应力破坏。此外，碱金属及锌等以蒸气形式通过炭砖微裂纹向低温区流动及扩散，在870°C左右液化、富集，与炭砖硅铝质灰分发生反应，导致灰分体积膨胀30%~50%，加剧炭砖微裂纹扩展，并在热应力的共同作用下逐渐扩大，最

高炉生产操作主要影响炭砖温差，但日产量波动对炭砖温差的影响较小，因此热应力波动不大。不同日产量下炉缸炭砖最大变形量及热面最大应力

见表3。

因此在炉缸设计及选材时，选择导热系数高的耐材，

高炉炉缸炭砖热面与冷面的温差超过1000°C.炭砖热面在高温作用下产生膨胀，倾向于移动，在热冷界面处产生较大的弯曲应力和剪应力，超过炭砖抗拉强度便形成环裂。部分高炉大修时，发现炉缸侧壁炭砖中部产生平行于工作面的脆裂带就是典型

可有效降低热应力。

2.2 诱导侵蚀型全导热技术(1)炉底炉缸诱导冷却系统。诱导侵蚀型全导热炉底炉缸示意如图11所示。从图11(a)可以看出，系统包含独立的炉底冷却系统及炉缸冷却系统。1正常生产时，计算机控制系统获取相关检测数据后，根据预先设定的程序，自动调节两个独立冷却系统的冷却水量，使炉底、炉缸冷却强度达到设定要求且保持均衡，保证长期稳定运行。2当炉缸炭砖温度异常升高时，可通过手动方式调节冷却水量，使炉底冷却强度降低，将更多的冷却水用于提高炉缸冷却强度，使炉缸炭砖热面形成较厚的保护层。该系统与特殊的炉底结构配合，诱导炉缸侵蚀由“象脚状”向“锅底状”发展。使更多铁水从死料柱底部流向铁口，以减少渣铁环流对炉缸炭砖的冲刷。

完全导热炉缸结构。1炉底炉缸选用抗铁水渗透、抗冲刷性能良好的高性能新型耐火材料，其热膨胀系数远低于传统陶瓷杯材料，可避免耐火材料热膨胀变形过大导致风口上翘、炉壳开裂的问题。2针对传统炉缸结构存在的问题，进行完全导热型炉底炉缸设计，将高导热的炭砖与抗渣铁性能优异的高导热陶瓷复合材料配合，通过合理的温度梯度

设计，使传热体系稳定有效，避免炭砖脆化。陶瓷复合材料中的陶瓷相与渣铁凝滞层浸润黏结性好，凝滞层稳定、不易脱落，有效保护炉底炉缸耐材，实现

炉底炉缸长寿

应用效果

诱导侵蚀型全导热炉底炉缸长寿技术已在多座