摘  要  当前，高炉炼铁是国内最常用的炼铁方法，在原燃料透明化和产能过盛的时代，降本增效成为了炼铁行业的核心诉求，国内外所有的钢铁企业都将高炉向长寿的趋势进行发展，高炉最难监控和维护的就是炉缸区域，决定炉缸寿命的区域是高炉的炉缸区域，因此炉缸的侵蚀和维护也成为了高炉寿命的决定性因素，建立炉缸模型再通过炉缸各测温点的数值测算各处的热流强度，通过传输原理的相应知识模拟出温度场、1150℃等温线、侵蚀线等从而制定方案进行炉缸维护。

关键词  炉缸侵蚀 炉缸模型 炉缸维护

高炉作为整个钢铁生产流程中最大且不可逆的设备，建设、维护以及维修的费用都是非常巨大的，而停炉检修就会打破物质流的平衡状态。炉缸是高炉生产的重要区域其作用有储存液态的渣铁、渣铁的分离和有害元素的物理化学析出，在此过程中对炉缸内衬受到的热应力、化学侵蚀、机械侵蚀等也是不可逆的，内衬的侵蚀会引起炉缸内部壁面变薄、产生裂纹甚至脱落，因此炉缸侵蚀必然会影响高炉的稳定高效运行、甚至会引发大型的安全事故。了解炉缸侵蚀情况和改善炉缸侵蚀对于高炉的长期运行有着非常重要的意义。

高炉作为高温密闭的反应容器，对于炉缸内衬的侵蚀情况是无法准确把控的，目前的科技手段只能通过热电偶的温度和计算的热流强度进行模拟建模来推测炉缸内衬的侵蚀剖面和残余厚度。

1  高炉炉缸的侵蚀机理

高炉的炉缸侵蚀主要分为以下几点：

①铁渣的流动冲刷。因炉缸内部中心区域存在死焦堆，出铁期间有大部分铁渣溶液围绕死焦堆流动形成快速运动的环流，在此期间渣铁的流动会冲刷炉底和炉壁的碳砖。在铁口异常情况下冲刷会加剧冲刷，如偏铁口影响的渣铁排放异常，切换铁口期间铁口出现的喷溅等等。

②铁水对内部碳砖的熔损及渗透。铁水中含w(C)=4.5%左右，单质[C]会与碳砖接触产生侵蚀碳砖。

③炉缸内的碳素和水蒸汽对耐材的氧化。根据方程式[C]+CO2(g)=2CO(g),[C]+H2O(g)=H2(g)+CO(g)。串气是高炉存在的普遍现象，在炉壳内壁会出现煤气渗透进入炉缸，在碳砖缝隙处出现温度梯度煤气通过期间会从低温碳砖面向高温碳砖面进行渗透，煤气中的H2O(g)和CO2(g)与碳砖发生以上两个反应，从而出现碳砖的侵蚀 。

④炉缸内部温度场变化对碳砖的影响。温度变化会对碳砖产生热应力且碳砖的表面温度差较大，此应力对碳砖及易产生环型裂缝。

⑤原料带入的碱金属对炉缸内部的侵蚀。在炼铁工序中碱金属化合物会随铁元素同时还原以单质的形式进入生铁中，如Na、K、Zn、Pb等会对炉缸进行化学侵蚀。其中碱金属中钾的沸点为774℃，钠的沸点为823℃，锌的沸点为907℃，铅的熔点是327℃。伴随着炉料下降碱金属化合物不断被还原甚至沸点低的碱金属会发生气化，部分气化碱金属会跟随煤气上升接触到砖衬时因为温度梯度会形成富集，与CO和碳砖发生化学反应生成固体存在，碳砖缝隙及表面将缝隙撑大形成环缝，随时间缝隙的数量会不断的增加并且不断的扩大。因为铅的沸点1740℃，在炉内不能形成气体因此会伴随铁水继续向下，铅的密度是11.34t/m³，在炉内还原度的铅均沉入炉缸的最底部，逐渐的渗到炉底的砖缝内，由于越往下温度越高，铅的体积也会随之膨胀从而破坏炉底的耐火材料。