炉衬侵蚀

进行实时监测和预报并提前采取有效措施是提高高炉寿命和安全生产运行的重要手段

炉衬侵蚀是进行实时监测和预报并提前采取有效措施是提高高炉寿命和安全生产运行的重要手段。

机理

炉衬在以下三种机理的综合作用下被逐层侵蚀，进入炉渣：

①化学侵蚀在高温环境中，炉渣与炉衬之间存在的相互化学作用造成炉衬侵蚀；

②热应力侵蚀炉衬中温度梯度造成的热应力，使炉衬表层逐层剥离造成炉衬侵蚀；

③熔融侵蚀炉衬中的低熔点材料，在高温作用下熔融，造成炉衬侵蚀。

导致的问题

普通炉衬冲天炉的炉衬侵蚀导致以下两个基本问题：

①炉膛直径增大，如果未相应增大冲天炉的入炉风量，则铁液温度下降；如果相应增大入炉风量，则熔化率相应增加；如果未加接力焦，则运行底焦高度下降，铁液温度下降。

②风口参数变化，炉衬侵蚀使风口直径增大，风口风速降低，同时使风口在炉内的位置后退，风口参数的双重变化导致附壁效应增强，炉壁侵蚀速度进一步增加，炉况进一步恶化。

炉衬侵蚀导致了普通炉衬冲天炉的一系列性能与操作问题，引起普通炉衬冲天炉熔化性能（熔化率、铁液温度等）的持续变化，需要不断改变操作参数（送风量、风压、加料参数等），冲天炉的操作难度大幅度增加。相对于水冷冲天炉，普通炉衬冲天炉的熔化性能与操作参数均不稳定，不适合于长期连续熔化。

状况判断

氧化带顶端和熔化带这两处是炉衬侵蚀最大的地方。故通过打炉后次日对炉衬侵蚀状况的观察，可判断炉况：

①侵蚀最深处的高度矮，说明氧化带短；

②侵蚀不深，也不集中，炉膛较平滑无深凹，说明燃烧的高温区不集中；

③熔化带侵蚀区低，说明底焦不高；熔化带侵蚀区较长，说明底焦波动大。

检测

连续检测高炉炉衬侵蚀状况，劳及时采取措施，对保证高炉正常生产和延长寿命十分重要。从70年代中期国外就着手开发高炉炉衬侵蚀方面的检测方法，并不断改进，用于高炉生产实际，见下表。

热电偶法、热流计法、红外线温度摄像法都受炉衬耐火材料导热性的变化影响，所以测试精度不高；埋设放射性同位素法又不能给出被侵蚀炉衬的具体部位；钻孔法必须在高炉停产时才可进行。由于上述几种方法所存在的问题，需要寻找一种连续、高精度的高炉内衬侵蚀量的检测方法。70年代末，国外先后开发了TDR法（其原理、构造与检测软熔带的装置相同）和FMT（新式精密多电偶传感器）法（见下图1所示）。

应用

炉衬侵蚀监测技术

炉衬侵蚀监测技术主要包括测量元件和计算机监测系统两部分。测量元件由电阻测厚元件与热电偶测温元件构成。测量方法是在高炉炉衬内沿垂直炉衬的方向埋设测量元件，元件前端与炉衬内表面相齐，元件通过引线与计算机系统连接。测量元件的电阻值与其长度相关。在高炉生产过程中，电阻元件与炉衬同步被侵蚀，元件长度上的变化将引起电阻值的变化，因而输出信号也相应变化。计算机在线连续监测这一信号，进行计算、处理及综合判断可得知该处炉衬的现存厚度及变化情况。通过对埋设在炉衬各部位测量元件输出信号的监测，可在CRT上直观地显示出高炉的实际内型剖面图和测量数据，以及炉衬各部位测量点处的厚度温度变化趋势，通过打印机可打印数据报表和图形拷贝。

关键技术

①该项技术测量方法简单，测量元件具备两个特点：元件与炉衬同步损耗，元件电阻值与元件长度成函数关系。

②测量元件为铠装型，结构合理、全密封、耐腐蚀、防水、防尘、安装方便。能较正确反映炉衬厚度的变化，测厚分辨率为30毫米。元件制作定型化和规格化。

③计算机监测系统为上、下2级工业计算机，采用光电隔离技术及信号隔离电路，抗干扰能力强，系统在线连续运行，稳定可靠。

④实现了高分辨串图像处理、图形显示和图形拷贝等功能。

⑤实现了不同总线间计算机与计算机，计算机与打印机之间远距离串行通讯。

技术经济指标

①测厚测温元件定型化、规格化，可批量制造。

②砖衬测厚分辨率+-30mm，冷却壁本体损耗测量分辨率+-20mm，测温精度1.5%。

③计算机系统在线运行率97%以上。

④监测系统的使用完好率80%。我国大型高炉40多座，中小高炉不计其数，600立方米以上高炉就有60多座，高炉采用该测厚技术，由于用计算机在线连续监测，操作人员能随时掌握炉衬侵蚀状况，从而采取相应的保护措施，延长高炉寿命；由于跟踪及时，可避免突发事故，对高炉安全生产和长寿有很大的经济效益和社会效益。新建或大修一座高炉，投资在10亿元左右，寿命按8年计算（国内高炉为5年左右），高炉延长寿命一个月，节约投资1041万元；延长高炉寿命，多出铁，一个月产生的直接经济效益为：1吨铁效益×高炉日产×30。以宝钢高炉为例，高炉延长一个月寿命，炉衬测厚技术的效益为112.04万元，3个月便是336.12万元。从防止突发事故来看，避免重大事故造成的巨额经济损失和安全生产带来的社会效益是无法估算的。该项技术不仅可应用于各种容积的高炉，还可在炼钢炉、铁水罐、冲天炉、玻璃窑等其它工业炉窑中应用，有广阔的应用前景，如有条件还可推向国际市场。我国炼铁生产以高炉为主，高炉安全生产、稳产长寿必须依靠先进技术，该成果正是达到这一目标的技术措施之一。通过“八五”科技攻关，该技术已比较成熟，并已将攻关阶段成果逐步在宝钢高炉、本钢高炉及武钢高炉上应用，取得了初步成效。

减少方法

我国广泛使用的冲天炉炉衬为粘土砖，呈弱酸性。而炉渣的碱度又常小于1，显出酸性。既然炉渣是酸性，炉衬也是酸性，为什么每次开炉后仍旧遭受很大的侵蚀呢?原因是：

①熔剂侵蚀。冲天炉熔化每批料都要添加占焦炭重量20%～30%的熔剂（石灰石），溶剂在下落过程中与炉衬接触，高温下与炉衬粘土砖中的SiO2化合，侵蚀了炉衬。

②机械冲刷。高温下炉衬软化，在炉料和炉气的冲蚀下受到破坏。

减少炉衬侵蚀的措施有：

①使用小风口，将风打进冲天炉中心，减轻送风气流对炉壁的冲刷。

②溶剂应加在冲天炉中心部位，不要靠近炉壁。此外，石灰石用量不宜过多。

③修炉的砖缝应尽可能小，并且两层砖缝应相互错开。

④有腐蚀严重的地方（如氧化带、过桥），选用品质高的耐火砖修筑。

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