转炉炉衬耐火砖损坏原因及修复

　　影响转炉砖损坏的因素很多，与冰铜品位、耐火材料质量、砌筑工艺、吹风系统及实际操作有关。

　　延长转炉炉衬耐火砖使用寿命的分析与方法

　　1、转炉砌筑及炉衬破损

　　转炉炉衬的易损部位有：炉口、气孔、端墙。在吹炼过程中，要经受高温熔体的严重机械侵蚀、炉渣和石英熔剂的严重侵蚀、炉温的周期性波动、炉口清理和气孔维护过程中的机械碰撞和磨损。操作条件极其恶劣。尤其是炉口、气孔、端墙渣线三部分，不仅是耐火材料的易损部位，也是砌体结构强度的最薄弱环节，是道路施工中技术含量最高的部位。这三个部件的同步寿命在很大程度上代表了变流器的寿命。

　　根据生产实践，当转炉气孔区砖厚小于90mm时，不能再使用，需要停炉检修。其它部位砌体小于150mm时，应停炉检修。

　　2、影响转炉寿命的因素分析

　　造成转炉炉衬损坏的原因很多，主要是机械力、热应力和化学腐蚀。

　　2.1机械力的影响

　　2.1.1搅拌熔化能损坏砖衬

　　由于吹气的冲击力和气流的上升和膨胀，熔体会给熔体带来大量的搅拌能量。当气液两相混合流体撞击熔体表面时，熔体被气液两相流体喷射到炉衬上，对炉衬产生强烈的机械冲击，为化学侵蚀创造了条件。因此，选择合理的吹风强度是提高转炉寿命的重要环节，相对合适的送风强度和送风系统可以降低熔体对炉衬的冲击力，延长转炉寿命。

　　2.1.2气孔对气孔砖的损坏

　　在吹炼过程中，不可避免地会产生磁性铁。吹孔作业时，风口区的熔体被回注，风口易形成结瘤，需连续清洗。然而，机械振动力对风口区砖砌体的破坏有很大影响，导致风口区砖砌体表面在熔融侵蚀作用下发生劣化。当变质层膨胀到一定程度时，砖体会剥落，严重影响炉龄。

　　2.2热应力的影响

　　耐火材料在加热和冷却过程中对温度变化造成的损伤的抗力称为抗热震性，是衡量耐火材料质量的重要指标。大多数耐火材料在远低于耐火材料的温度下，由于抗热震性差而损坏。耐火材料在生产过程中的热损伤主要与热应力有关。转炉是一个周期性的操作过程，由于待料、炉口修补、设备故障等原因，不可避免地导致停炉，造成转炉温度波动。

　　2.3化学侵蚀的影响

　　化学侵蚀主要包括熔蚀(炉渣、金属溶液)和气体侵蚀，表现为镁质耐火材料的溶解、结合和渗透，使耐火材料的结构发生变化，性能减弱和损坏。

　　2.3.1熔蚀

　　熔体通过孔隙、裂缝和晶体间的界面接触和渗透。在接触过程中，耐火材料溶解在熔体中，耐火材料表面形成一种可溶化合物，其体积密度和原料变化很大。当熔体渗入耐火材料一定深度时，会产生与原材料完全不同的改性层。由于改性层与原材料的结构不同，改性层的体积变化使原材料产生裂纹是由结构应力引起的，严重的裂纹导致改性层剥落或开裂，在熔体的侵蚀下产生新的改性层。这种循环会严重损坏耐火材料。

　　2.3.2气体侵蚀

　　气蚀一般是指在吹炼过程中，冰铜中的SO2和O2与耐火材料中的碱性氧化物反应生成金属硫酸盐，其密度小于碱性氧化物。由于两相体积密度的差异，产生应力，使耐火材料疏松剥落，加剧耐火材料的损伤。

　　3、延长转炉寿命的措施

　　3.1改变砌筑方法，提高工艺标准：

　　3.1.1正常情况下，湿砌会产生水分，不利于400℃恒温脱水。转炉砌筑采用干砌和湿砌结合，即风口区和炉口区的上下层为湿砌，其余为干砌。

　　3.1.2风口砖砌筑由一端改为中间向两端，以避免风口复合砖出现三角缝和错位。

　　3.1.3上下炉口倒拱砖由一端向两端由中心向两端对称铺设，以便于两边合口锁紧，防止两砖因间隙不均、不严密而脱落。

　　3.1.4砖缝分布饱满、均匀、内外一致，伸缩缝应满足2-3mm的要求。各部位砖体接缝应作锁口处理。加工砖体不得超过三分之一，加工砖体不得少于自身的三分之二。

　　3.1.5镁填料应从一米高处坠落时，用手揉搓并撒散。填料的厚度和牢固度应均匀。

　　3.1.6不得使用破损、折角和潮湿的铬镁砖。

　　3.2控制转炉冷料，防止高温腐蚀

　　试验表明，铬镁砖在850℃下具有抗热震性能时，会发生18次破碎，从而导致炉衬的损坏。因此，有必要避免炉温波动，减少和消除热应力对炉衬的破坏。在生产中，通过控制冷装量来稳定炉温。

　　3.3合理控制转炉渣硅含量降低化学腐蚀

　　中性或弱碱性炉渣能保护炉衬。橄榄石对方镁石具有严重的腐蚀作用，它不仅能溶解镁质耐火材料的表面，而且能渗透到镁质耐火材料的内部溶解。

　　温度越高，MgO在转炉渣中的溶解度越大，高温负荷下形成软化温度较低的镁橄榄石，降低了镁砖的使用性能。氧化铁还可以使方镁石、铬铁矿颗粒饱和，造成镁砖的颗粒损伤和快速损坏。转炉渣中硅含量小于18%，属碱性，转炉渣中硅含量大于28%，属酸性。转炉炉渣中硅含量在19%～24%之间，属中性或弱碱性，对镁砖衬里无腐蚀性。生产中严格控制转炉炉渣硅含量，使其稳定在19%～24%之间。

　　3.4提高人员素质

　　提高造炉、转炉操作和生产管理人员的素质和能力，确保造炉质量。

　　提高应急处置能力，科学、严格生产监督管理。

　　3.5合理选择送风强度和氧气浓度

　　在生产过程中，炉体与风机不匹配是不可避免的。严禁用风机向小炉体送风，防止风口区严重冲刷和严重熔喷。转炉富氧浓度不应高于27%，氧气浓度应大于27%，并应多冲洗砖衬。

　　4、需要注意的问题

　　生产中还应注意以下几个方面：

　　(l)制定科学的停炉、检修、送炉标准，如拆砖标准、温升标准等，并严格执行。

　　(2)新修炉体启动时，要进行“挂炉”和“渗铜”操作，以保护炉体。

　　(3)严格的工艺操作，各阶段炉温控制，终点判断准确。杜绝“过吹”现象，特别是对炉体的损坏非常严重。

　　(4)重视职工培训，提高职工素质和铜冶炼技术水平。

　　结论通过上述措施的实施，吨铜砖能耗得到了较好的控制，降低了成本，创造了年效益。只要注意砌筑质量、工艺条件，消除损坏铬镁砖的热应力、机械力和化学腐蚀因素，就能延长炉砖的使用寿命。