轉爐爐磚破損機理及預防措施探討

隨著社會競爭越來越激勵，降低生產成本成為企業的命脈。各個銅冶煉廠都在降低轉爐噸銅磚耗方面進行不斷地探索。影響轉爐爐磚破損的因素很多，它與冰銅品位、耐火材料質量、砌筑技術、吹煉制度及實際操作等因素有關。

1.轉爐的砌筑及爐襯損壞情況

我廠現有60t轉爐2臺，轉爐的砌筑結構是：風眼磚520mm，風眼以上為9層520mm和14層460mm的過渡區，風眼區以下均為380mn，爐口四周砌筑耐火磚，風眼區及以上部位砌筑較厚，為了增強抗侵蝕能力。

生產實踐表明轉爐襯易損部位為：爐口、風眼、端墻。吹煉過程中要經受高溫熔體劇烈的機械沖刷、爐渣和石英熔劑的嚴重侵蝕及爐溫周期性的波動，爐口清理和風眼維護時的機械碰撞和磨損，作業條件極為惡劣，特別是爐口、風眼、端墻渣線三部分既是耐火材料的易損部位，又是砌體結構強度最薄弱的環節，還是筑路施工中要求技術含量最高的部位。這三個部位的同步壽命很大程度上代表著轉爐的爐齡。

根據生產實踐，轉爐風眼區磚厚度小于90mm時，就不可再繼續使用，需停爐挖補，其余部位砌體在150mm以下時，需停爐大修。

2.影響轉爐壽命的因素分析

轉爐爐襯損壞的原因甚多，歸納起來，主要是機械力、熱應力和化學腐蝕3種作用的結果。

2.1機械力的影響

2.1.1攪動熔體的能量對磚襯的破壞

由于鼓入氣體的沖擊力以及氣流上升和膨脹，給熔體帶來很大的攪動能量，當氣液兩相混合流體沖擊熔體表面時，熔體被氣液兩相流體噴射到磚襯上，對爐襯造成強烈的機械沖擊，同時也為化學侵蝕創造了條件，所以選擇合理的鼓風強度是提高轉爐爐壽重要環節，相對適宜的供風強度和送風制度，利于減弱熔體對爐襯的沖擊力，延長轉爐壽命。

2.1.2清理風眼對風眼磚的破壞

在吹煉過程中，不可避免的生成磁性鐵，在捅風眼操作時風口區域熔體回灌，在風口易生成結瘤，需不斷清理風口，而機械震動力對風口區域磚襯的破壞作用很大，造成風口區磚襯表面在熔體侵蝕的作用下變質，當變質層擴大到一定程度時，磚體發生剝落，嚴重影響爐壽。

2.2熱應力的影響

耐火材料在加熱和冷卻時對溫度變化引起破壞的抵抗能力稱之為抗熱震性，它是衡量耐火材料質量的一個重要指標。大多數耐火材料在遠低于其耐火度的溫度下因抗熱震性差而發生損毀，耐火材料的熱損毀主要與耐火材料在生產過程中生產的熱應力有關。

轉爐為周期性作業，生產中難免出現等料、補爐口及設備故障原因而停吹造成轉爐爐溫的波動。

2.3化學侵蝕的影響

化學侵蝕主要有熔體侵蝕(熔渣、金屬溶液)及氣體侵蝕兩種形式，其表現為對鎂質耐火材料的溶解、化合及滲透，使耐火材料結構變化，性能減弱而損壞。

2.3.1熔體侵蝕

熔體通過耐火材料的氣孔、裂紋及晶體間的界面發生接觸和滲透作用。在接觸過程耐火材料向熔體中溶解，耐火材料表面形成體積密度與原材料發生很大變化的易溶化合物，溶解到一定程度即發生滲透作用，當熔體滲透入耐火材料一定深度后會生產與原材料完全不同性質的變質層，由于變質層與原材料結構不同而發生體積變化，而產生結構應力，導致原材料生產裂紋，嚴重的裂紋導致變質層剝落或崩裂，在熔體的侵蝕作用下有產生新的變質層，如此循環，使耐火材料受到嚴重的損壞。

2.3.2氣體侵蝕

氣體侵蝕一般是指在吹煉過程中冰銅中的so2與o2與耐火材料中的堿性氧化物發生反應，生成金屬硫酸鹽，而其密度又比堿性氧化物小，因兩物相體積密度的不同而產生了應力，使耐火材料變得疏松而剝落，加劇了耐火材料的損壞。

3、延長轉爐壽命的措施

3.1、改變砌筑方式,提高工藝標準：

3.1.1通常情況下,由于濕砌會導致磚體受潮,不利于400℃恒溫脫水。轉爐砌筑采用干、濕結合，即風口區上、下4層和爐口區采用濕砌,其余各處干砌。

3.1.2風口磚從一端砌筑改為從中間向兩端砌筑,避免風口組合磚出現三角縫和錯位。

3.1.3由從一端砌上、下爐口反拱磚改為從中央向兩端砌筑,并對稱進行,利于兩側收口、鎖緊,防止兩磚間隙不均勻、不緊密而脫落。

3.1.4磚縫內分布充實、均勻、內外一致,膨脹縫滿足2-3mm,各部位磚體連接處進行鎖口處理,加工的磚體不大于三分之一,加工好的磚體不小于自身的三分之二。

3.1.5鎂質填料要求能手捏成團，從一米高處落下見散,填充料厚薄均勻，堅實度均勻。

3.1.6破損、斷角及受潮的鉻鎂磚堅決不用。

3.2、控制轉爐冷料,防止高溫腐蝕

試驗證明鉻鎂磚在850℃的抗熱振性時，18次就會發生斷斷裂,導致爐磚襯損壞。因此，要避免爐溫忽高忽低和劇烈波動，減少和消除熱應力對磚襯的損害。在生產中，采用控制冷料加入量的辦法來穩定爐溫。

3.3、合理控制轉爐渣含硅,減少化學腐蝕中性或弱堿性爐渣對爐磚襯起保護作用。鐵橄欖石對方鎂石侵蝕嚴重，不僅能使鎂質耐火材料表面溶解，還能滲進到內部使其溶解。溫度愈高，MgO在轉爐渣中溶解度愈大，并在高溫下形成荷重軟化溫度較低的鎂橄欖石，降低鎂磚的工作性能。鐵的氧化物還能使方鎂石和鉻鐵礦晶粒飽和，造成晶粒破壞，使鎂磚過快損壞。轉爐渣含硅量小于18%，呈堿性，轉爐渣含硅量大于28%，為酸性，兩者均嚴重腐蝕氧化鎂磚襯。轉爐渣含硅量在19%-24%之間，呈中性或弱堿性，不腐蝕氧化鎂磚襯。生產中,嚴格控制轉爐渣含硅量，使其穩定在19%一24%之間。

3.4、提高人員素質

提高筑爐、轉爐操作、生產管理者的素質和能力，確保砌爐質量。提高對突發事故的應對能力,科學嚴密地監督管理生產。

3.5、合理選擇供風強度和富氧濃度

生產過程中難免出現爐體與風機不匹配的情況，嚴禁用大風機給小爐體供風，防止風口區沖刷巨烈和熔體嚴重噴。轉爐富氧濃度不宜高于27%，富氧濃度大于27%，對磚襯洗刷較大。

4、應注意的問題

在生產中還應注意以下幾方面問題:

(1)制定科學的停爐、修爐和開爐標準，如磚襯拆除標準、升溫標準等，并嚴格執行。

(2)新修爐體在開動時要進行“掛爐”和“滲銅”作業，保護爐體。

(3)嚴格工藝操作，各階段爐溫的控制和終點的判斷要準確。杜絕“過吹”現象的發生，特別是二周期過吹，對爐體的損害非常嚴重。

(4)重視職工的培訓工作，提高全員素質和煉銅技術水平。

小結

結語通過實施以上各項措施，噸銅磚耗能得到很好的控制，降低成本，年創效益。只要重視砌筑質，重視工藝條件，消除使鉻鎂磚損壞的熱應力、機械力和化學侵蝕的因素，就能延長爐磚的壽命。