制约高炉各部位内衬耐火材料长寿原因分析

高炉内衬抵抗高强度侵蚀和冲刷的能力，是高炉长寿的关键。冶炼过程中高炉各部位所承受的冲刷、各区域空间的温度、压力不尽相同，在设计高炉的同时，这些部位的采用了不同的材料及冷却方式以配合高炉的实际需要。根据不同高炉部位所对应的工作状态，分别分析炉身中上部、炉身下部到炉腹、风口带、炉缸炉底各部位破损机理，并借鉴国内外保持高炉长寿生产采取的防护措施来实现通钢七号炉的长寿、稳顺。

一、制约炉身中上部长寿分析

炉身中上部作为高炉的干区部位，热风向上行进时与矿石发生热传递、化学还原作用，热量的流失导致热风温度缓慢降低。但是相对于高炉其他区域，该区域温度较低，热流变化平稳，热应力不会造成过大的损坏，而且没有激烈的化学作用不会对冷却设备造成化学侵损。在炉料下降过程中与上升的煤气会对这部位产生机械磨损，这些部位要求材质具有一定的耐磨强度。进入21世纪，对于大高炉的寿命要求越来越高，一般设计寿命都在要求在10年以上，那么这些炉衬强度问题就显得尤为重要。在世界范围内，普遍采用内衬冷却，这样的目的一是提高耐磨性，二是提高稳定性。为解决这一问题在设计中，基本上选择2-3段双层水管的强化型镶砖球墨铸铁冷却壁，在耐火材料的选择上世界上基本采用抗磨损强度较高的氮化硅结合碳化硅砖。二、制约炉身下部到炉身长寿分析冶炼过程中空气经过热风炉加热，从风口进入到炉内，在风口区燃烧携带着大量的热能向上运动。这些高温气体使炉体中下部承受最高热负荷。同时，这些部位是矿石融化，渣铁分离的主要区域。这部位的耐火材料在高热量气流和渣铁混合物的冲刷及激烈的热量流动造成的热震效应，加上碱金属对耐材表面的化学侵蚀。因此，炉体中下部的炉衬在被侵蚀破坏后，便只能依靠耐材表面的渣层保护才能维持这部分的长期运行。导热性较差的铸铁冷却壁面，难以产生牢固的渣皮。而且渣皮受到液态渣铁的冲刷会容易掉落，掉落之后，在短时间内不容易再次生成，导致冷却壁直接暴露在更容易受到侵蚀的环境中，会缩短高炉的炉龄。因此只有高效的冷却方式和合理的导热结构才能使这部位砖衬及冷却壁长期运行。

三、制约风口区长寿分析在风口区耐火材料的选择上至关重要，因为风口区起着上下部位的链接的作用，合理的结构设计和耐火材料，不仅能跟好的保护下部砖衬，又能支撑起上部的砖衬。刚玉质耐火材料具有较好的耐高温，耐冲刷性能，最新设计的大高炉普遍在风口区都采用这种材质的高级耐材。考虑并计算各种应力在冶炼环境下的释放条件将这些材料设计并砌筑合理化，以达到延长高炉长寿的目的。

四、制约炉缸、炉底长寿分析炉缸、炉底是储存铁水、炉渣的地方，因此炉缸炉底的温度很高，受热应力的影响很大。同时炉缸还受铁水环流影响，加剧炉缸部位冷却设施的侵损，危及炉缸寿命。一般炉缸部位选择小块碳砖堆砌。通过传热机理设计合理的炉缸侧壁厚度，从炉底向下一般选择陶瓷垫、碳块、高导热石墨顺序砌筑。这种结构的优点是小块碳砖消除了捣料带来的传热限制;陶瓷垫可在高温工作环境下软化形成坩涡，释放了应力达到保护碳块的目的;高导热石墨，将热量从炉底均匀传导到炉底冷却系统中去。

五、高炉内衬的破损机理总结炉身上部：高热煤气流在向上行进过程中伴随着与矿石发生热传递、化学还原反用，自身的热量逐渐流失。但是相对于高炉其他区域，该区域温度较低，热流变化平稳，热应力不会造成过大的损坏，而且没有激烈的化学作用不会对冷却设备造成化学侵损。

炉身中下部及炉腰：在这部分区域有碱金属、锌蒸汽和沉积碳的侵蚀;初成渣的侵蚀;热震引起的剥落;高温煤气流的冲刷炉腹：渣铁水的冲刷;高温煤气流的冲刷。炉腹主要靠渣皮工作风口带：渣铁水的侵蚀;碱金属的侵蚀;高温煤气流的冲刷铁口以上炉缸：碱金属的侵蚀;热应力破坏;CO2、O2、H2O的氧化;渣铁水的溶蚀和流动冲刷铁口以下区域：铁水的冲刷、渗透侵蚀等。