提高混鐵爐爐襯壽命的技術研究與實踐

毛偉龍，姜 成，王海博

（日照鋼鐵控股集團有限公司，山東 日照 276806）

0 引言

日照鋼鐵型材制造部煉鋼區現有900 t 側進鐵混鐵爐1 座，通過混鐵爐出鐵至過跨車，把爐內的鐵水送至轉爐吹煉，緩沖煉鐵和煉鋼轉爐之間鐵水平衡，穩定地提供轉爐吹煉的鐵水溫度和成分，確保轉爐平穩吹煉，為降低生產成本提供有力保障，為轉爐自動化吹煉提供穩定支撐[1-2]。2 座120 t 轉爐日供鐵水120爐，優化前，混鐵爐耐材在使用10 個月左右后，根據爐況侵蝕情況需要對渣線及出鐵道和前墻兩側夾角位置進行一次中修，每次維護需停爐30～40 d，增加維修成本20 萬元，大修一次需花費300 萬元左右，這與日照鋼鐵現階段追求低成本、高效益的管理模式是極不相符的。因此找出制約混鐵爐內襯壽命的主要因素，制定針對性的措施是提高混鐵爐壽命、穩定轉爐煉鋼生產、降低成本的可采取手段。本文通過對日照鋼鐵的900 t 混鐵爐爐襯殘磚分析及對應日常精細化管理執行，使得混鐵爐不經中修壽命達到了22 個月的最好成績。

1 爐襯侵蝕位置及原因分析

1.1 混鐵爐內襯各部位侵蝕情況

混鐵爐拆除過程中對內襯耐材各部位殘余部分進行跟蹤測量，繪制混鐵爐內襯殘襯圖，如圖1 所示。進鐵口位置下部1 500 mm 處由675 mm 侵蝕至237 mm；燒嘴側端墻由500 mm 侵蝕至178 mm；后墻托磚板下1 000 mm 的位置由675 mm 侵蝕至168 mm；進鐵口側后墻中間部位耐材由675 mm 侵蝕至117 mm，該侵蝕部位是本爐役耐材部位最薄弱點位，爐底耐材未見明顯侵蝕跡象，其余爐體耐材侵蝕相對均勻，尤其是出鐵道兩側夾角位置。

圖1 900 t 混鐵爐爐內襯殘襯圖

1.2 內襯侵蝕的原因分析

混鐵爐進鐵、出鐵時，受到鐵水和渣流的機械沖刷和重力作業；傾動時，爐襯耐材受到較大的動負荷作用和浮在鐵水面上的鐵渣運動時的機械沖刷，加劇了砌體尤其是出鐵口和后墻鐵水沖擊區的耐火磚的損毀速度；爐襯火焰調整頻繁或火焰調整不好，形成氧化焰，對爐襯內襯造成燒損；高溫回爐鋼對耐材造成荷重軟化，加劇耐材侵蝕。

1）爐溫控制不穩定是影響爐役壽命的主要因素之一，爐溫波動會造成爐內磚熱脹冷縮，出現磚體斷裂或墜落。

2）混鐵爐日吞吐量大，經進鐵與出鐵成分的大數據測算，混鐵爐的混勻系數在40%左右，進鐵側的溫度和成分波動引起爐內溫度不穩定及頻繁的機械沖刷和化學侵蝕。

3）本爐役采用鋁碳化硅材質，其荷重軟化溫度為1 580 ℃，遠高于來鐵最高溫度1 410 ℃。在混鐵爐側進鐵時，為減少散溫不進鐵，關閉進鐵口擋火門，煤氣烘烤使用過程的弱氧化氣流對內襯造成侵蝕。鋁碳化硅磚檢測項目的相關情況如表1 所示。

表1 鋁碳化硅磚檢測

4）高溫回爐鋼的回爐溫度一般在1 550 ℃以上，耐材荷重軟化溫度≥1 580 ℃，返入爐內導致爐內鐵水渣黏，出鐵不流暢，增加了鐵水對磚襯的機械磨損，且鋼水中含一定的氧，加劇了耐材侵蝕，應避免生產過程中的回爐鋼入爐。

2 內襯侵蝕的控制措施

2.1 混鐵爐爐襯溫度和煤氣調整要求

1）混鐵爐出鐵鐵水溫度低于1 260 ℃、爐襯溫度低于1 050 ℃時，混鐵爐開煤氣提高爐襯溫度，東西燒嘴各開至200～300 m3/h，避免爐內渣子結殼。爐襯溫度烘烤至1 150～1 200 ℃時，關閉混鐵爐煤氣，進行保溫。

2）混鐵爐出鐵鐵水溫度大于1 300 ℃、爐襯溫度低于950 ℃時，開煤氣采取升溫措施，東西兩側燒嘴各開200 m3/h。

3）混鐵爐內鐵水溫度高于1 340 ℃時，混鐵爐燒嘴煤氣關閉，利用鐵水溫度進行升溫。

4）每班對混鐵爐出鐵口進行檢查，發現出鐵嘴有搭橋現象時及時通知維護人員進行處理，避免出鐵口積渣過多，使用煤氣化渣造成出鐵道耐材燒損。

5）混鐵爐試驗自重回零＞10°時，混鐵爐東西燒嘴煤氣各調至350～450 m3/h，對混鐵爐內襯掛渣進行化渣，保持正常爐容，確保裝鐵量。

2.2 混鐵爐出鐵檔位、流速及出鐵時間控制

1）出鐵過程為1 檔—2 檔—3 檔—4 檔，逐級提檔，換檔檔位間隔3 s，同樣執行降檔控制。

2）混鐵爐出鐵流速控制，出鐵流程遵循：小流（≤0.5 t/s）—中流（≤1 t/s）—大流（≤1.5 t/s）—中流—小流。

3）控制出鐵過程時間在4～6 min，混鐵爐出鐵遙控手柄設為四檔，出鐵過程嚴格按照逐級換擋，換擋嚴格遵守時間間隔要求進行操作，以減緩爐內液面劇烈晃動對爐體內襯的機械沖刷。

2.3 混鐵爐內鐵水儲存量周期管理

混鐵爐內鐵水存貯目標分別按照300 t±50 t、400 t±50 t、500 t±50 t 的要求，每3 個月調整一次，確?；扈F爐內渣線以上部位侵蝕均勻，最大限度利用砌筑耐材。

2.4 生產事故鋼水處理

針對生產過程因事故產生的回爐鋼，優先組織回爐處理，大于45 t 時，按照鐵水包內先出鐵40 t，再折入回爐鋼的方式進行處理，避免直接回入混鐵爐造成局部溫度過高，造成耐材燒損。

2.5 混鐵爐運行監控

使用手持測溫槍對爐殼預設點位進行測溫，尤其是對內襯薄弱部位進行終點監控，發現溫度異常時及時降液面觀察侵蝕情況，并進行維護，確?；扈F爐爐役期間平穩運行。

3 實踐效果

1）通過煤氣管理制度優化煤氣使用，同時不斷優化進出鐵制度，可節約煤氣50 m3/h，按照煤氣價格為0.1 元/m3計算，年節約成本4.38 萬元。

2）通過穩定進出鐵溫度及成分控制，現階段爐內溫度穩定在1 050～1 200 ℃，混鐵爐爐役通鐵量有望達到350 萬t 新高。

3）混鐵爐爐役期不進行中修，可節約成本20 萬元，后續需繼續優化混鐵爐爐體薄弱位置耐材尺寸與耐材利用率不高的位置，為提高混鐵爐壽命，降低使用成本繼續探索。