淺談600t混鐵爐內襯耐火材料的資源優化配置

摘 要：本文通過對略鋼600t混鐵爐內襯耐火材料損毀原因的分析，制定幾點優化混鐵爐內襯耐火材料資源配置措施，有利于提高混鐵爐的使用壽命，希望能對鋼鐵企業加強冶煉工藝，穩定生產節奏、降本增效帶來一些幫助。

關鍵詞：混鐵爐；內襯；耐火材料

1 混鐵爐簡介

混鐵爐是轉爐煉鋼的重要輔助設備之一，起著均勻鐵水成份、穩定鐵水溫度和貯存鐵水保證鐵水持續供應的功能。近些年隨著我國經濟的發展，鋼鐵產量持續增長，鋼鐵的種類日益繁多，混鐵爐的使用條件更加苛刻，加之混鐵爐長期貯存鐵水并頻繁受鐵和出鐵，爐襯受到鐵、渣以及重力沖刷和化學侵蝕作用，使得混鐵爐的壽命出現縮短趨勢。提高混鐵爐使用壽命，對保證鐵水的正常供應，穩定轉爐的正常生產節奏有著重要意義。我國的混鐵爐一般有300噸、600噸、900噸和1300噸幾個類型，按照冶鋼企業規模的不同而裝備不同類型的混鐵爐。混鐵爐爐體是由可以拆分的側面凸起端蓋和設有鐵水輸入口、鐵水輸出口的圓筒組成筒體裝置。爐體內部鋪砌有高溫耐火材料層，高溫耐火材料層與爐體外殼之間的空隙填有主要成分為硅藻土料的隔熱層，通過隔熱層達到對爐體內襯高溫耐熱材料受熱膨脹對爐殼產生壓力的緩沖和阻止熱傳導，避免爐體材料的受熱變形。隔熱層向里硅藻土磚層，硅藻土磚層向里是粘土磚層，與粘土磚層緊挨的是直接與鐵水接觸的混鐵爐工作層，工作層大多數是用耐高溫腐蝕的鎂磚砌筑而成。

略鋼煉鋼分廠現有600噸混鐵爐1座，60噸氧氣頂吹轉爐2座，配有六機六流150mm×150mm方坯連鑄機一臺，年吞吐鐵水90多萬噸，產鋼100萬噸左右。

鐵水溫度為1200℃～1350℃，鐵水化學成分如下：

燃氣條件，略鋼600噸混鐵爐保溫使用的燃氣為高爐煤氣，發熱值較低，只有3000-3800KJ/Nm3。為提高高爐煤氣的燃燒溫度，在煤氣燃燒時配入適量的富氧，以此提高燃燒溫度。

2 混鐵爐內襯耐火材料損毀原因

混鐵爐整體性能以及使用壽命如何對鋼鐵冶煉有著重要意義，我國研究技術人員以及工程技術人員對混鐵爐的建造和維護技術進行了艱苦的探索，并且取得了不少成果。可是隨著我國一些列改革措施的實行，我國的各項工程建設快速發展，對鋼材的需求從鋼材的種類到鋼材的質量都提高了要求，由于缺乏技術上更新，以及為了高產一些鋼鐵冶煉企業出現了違規操作、延誤設備維護時間等不恰當的生產方式，導致我國鋼鐵冶煉企業的混鐵爐經常出現內襯損毀的現象。

2.1 化學侵蝕作用

化學侵蝕是指由于對鋼鐵冶煉采用的鐵礦石成分缺乏詳細了解，造成高爐輸入混鐵爐的鐵水中含有對混鐵爐內襯耐火材料產生化學腐蝕作用的化學成分，其與混鐵爐內襯耐火材料發生化學反應，造成混鐵爐內襯耐火材料損毀。主要是鐵礦石冶煉設備產生的礦物殘渣混于鐵水中形成的。

2.2 熱應力損毀

熱應力損毀是指由高爐輸入混鐵爐的鐵水成分溫度過高，超過了混鐵爐內襯耐火材料的溫度和膨脹系數承受極限，造成混鐵爐內襯耐火材料不同程度的損毀。或生產中，當鐵水供應緊張時，混鐵爐內鐵水液面較低，有時甚至將鐵水倒空，導致渣線區域加寬，易損面積增大。

2.3 機械沖刷

機械沖刷是造成混鐵爐內襯耐火材料損毀最常見原因，包含以下兩種因素。

2.3.1 礦石殘渣。主要是由于對鐵礦石的選礦不準，導致有高爐冶煉出來輸入混鐵爐的鐵水很有礦石殘渣超量，或是混鐵爐內礦石殘渣清理不及時，導致礦石殘渣刮傷混鐵爐內襯耐火材料；或是附著在內襯材料上，降低了內襯材料的受熱膨脹系數，造成混鐵爐內襯耐火材料的損傷；亦或混鐵爐長時間沒有進行清理，導致鐵水中混入的礦石殘渣大量堆積在混鐵爐內，造成爐壓上升，導致混鐵爐內襯耐火材料損壞，集中在前后墻渣線部位。

2.3.2 混鐵爐轉速。一般的混鐵爐都有固定的轉速，通過平穩的轉動達到對各個高爐輸入混鐵爐的不同成分鐵水的均勻混合以及溫度的調勻。有時由于誤操作或其他原因可能會導致混鐵爐轉速不均，造成內部鐵水對混鐵爐內襯耐火材料沖刷力矩產生變化，造成混鐵爐內襯耐火材料受損。主要集中在出鐵口、爐底鐵水沖擊區。

2.4 操作不當

迫于生產任務緊急，一些鋼鐵冶煉企業尤其是在一些中小鋼鐵冶煉工廠，混鐵爐經常出現不恰當的操作，加劇了混鐵爐內襯耐火材料的損毀狀況。

2.4.1 煤氣供應不合理。為了節省能源，部分鋼鐵冶煉企業及工廠對混鐵爐的煤氣供應停送頻繁。轉爐需要鐵水供應時，給混鐵爐輸入煤氣，升高混鐵爐內部溫度；而轉爐不需要鐵水供應時，就停止向混鐵爐輸如煤氣，降低混鐵爐內部溫度，加之高爐煤氣質量較差，發熱值不高等原因造成混鐵爐內部溫度波動頻繁，超過了混鐵爐內襯耐火材料的熱脹冷縮恢復系數，造成內襯耐火材料損傷。

2.4.2 鐵水成分控制不當。由于對高爐輸入混鐵爐的鐵水成分分析不當，或鐵水質量成分較差，造成混鐵爐內部各高爐鐵水成分之間的不穩定，甚至發生化學反應，造成對混鐵爐內襯耐火材料的不均衡腐蝕。

2.5 爐磚材料與砌筑技術

建設混鐵爐所采用的爐磚材料以及使用的砌筑技術，也是影響混鐵爐內襯耐火材料性能的主要因素之一。

2.5.1 爐磚材料。混鐵爐爐磚材料應當依據混鐵爐的操作條件和工作環境進行分析、選擇。混鐵爐內鐵水礦渣呈堿性渣時，應當采用鎂質耐火材料；而當鐵水礦渣呈酸性渣時，則采用硅酸鋁質耐火材料更適合，要防止鐵水礦渣以及鐵水成分與混鐵爐爐磚產生化學反應，破壞混鐵爐內襯內火材料。

2.5.2 砌筑技術。混鐵爐的砌筑技術也是影響混鐵爐內襯耐火材料整體性能的關鍵。能否在混鐵爐的關鍵部位使用高檔的內襯耐火材料，決定了混鐵爐內襯耐火材料的使用時間，以及能夠承受的鐵水溫度和化學成分腐蝕的極限。

3 混鐵爐內襯耐火材料的資源優化配置

綜合以上論述我們知道混鐵爐在現代鋼鐵冶煉領域有著很重要的意義，以及造成混鐵爐內襯耐火材料損毀的幾種原因，我們可以了解到，對混鐵爐內襯耐火材料資源進行優化配置是鋼鐵冶煉企業現在面臨的一個重要問題，同時我們也知道，要對混鐵爐內襯耐火材料進行資源優化配置需要從整體上來把握，從各個方面加強措施。

3.1 完善的設計方案

根據鋼鐵冶煉企業的冶煉技術和冶煉環境，對混鐵爐進行完善的設計，包括混鐵爐噸位、爐磚材料、砌筑技術、混鐵爐爐形等，從整體上把握混鐵爐的各個細節，以及可能產生的各種損毀混鐵爐內襯內火材料的問題，并制定相應的應對措施。

3.2 研發新型冶煉工藝

鋼鐵冶煉企業應當加強對新型冶煉工藝的研發，提高鐵礦石的開發利用率，降低礦物殘渣，凈化鐵水成分，從而避免鐵水混入礦物殘渣對混鐵爐內襯耐火材料造成的各種損毀。

3.3 專業的混鐵爐操作維護人員

培養專業的混鐵操作爐維護人員，依照操作規范正確操作混鐵爐，及時地對混鐵爐進行礦物殘渣清理，以及及時對混鐵爐爐磚進行修補，避免混鐵爐內襯耐火材料發生損毀。

混鐵爐內襯耐火材料資源的優化配置是一個復雜的系統化工程，需要內襯耐火材料開發人員、混鐵爐結構設計人員以及混鐵爐操作維護人員的通力合作，因此在做好技術上的措施外，還要加強各部門間的管理措施實施，協調各部門的高效運作，這樣才能做到混鐵爐內襯耐火材料資源的全面優化配置。

參考文獻

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