铁水罐耐火材料异常损坏造成砌筑成本增加的原因

铁水罐是冶金行业使用非常广泛的一种设备，它的作用是盛装炼铁厂生产出来的铁水，并进行铁水转运。作为一种大型冶金设备，其外壳主要由钢板焊接而成，内壁衬以耐火材料。铁水罐作为运输铁水的工具，它主要经历几个过程：(1)高炉出铁，这时铁水罐内衬耐火材料表面的温度大约是1550℃~1650℃;(2)中途运转，这时铁水罐内衬耐火材料表面的温度大约是1400℃~1500℃;(3)空罐，铁水罐在回程的过程中内衬耐火材料的表面温度大约是800℃~1200℃;(4)高炉出铁，铁水罐内衬耐火材料表面的温度大约是1550℃~1650℃;如此循环反复。

在循环过程中，铁水罐主要经历两个方面的损毁：一方面，铁水罐在循环反复的过程中，内衬耐火材料反复经受由于温度变化而造成的热应力作用，从而导致内衬耐火材料发生剥落，造成损毁。另一方面，铁水罐在空罐过程中，含碳内衬耐火材料与空气直接接触，容易发生氧化，从而导致耐火制品结构松散，造成损毁。

1、铁水罐损伤情况

(1)脱硫方式由原来的脱硫枪喷吹钝化镁粒法改为KR强制搅拌法，转速达120~140r/min，搅拌时间15~30min，对罐壁砖强力冲刷;脱硫过程中，罐体和罐车摇晃振动，极易造成罐内耐火砖松动;每罐铁水125t左右，添加石灰13t，萤石0.2t，渣碱度达到3.0，形成强碱性渣，对耐火材料的侵蚀性增强。离搅拌头最近的罐壁(罐沿以下2.2~3.4m)是侵蚀最严重部位，需要重点提高工作层的高温耐冲刷性能。

(2)高炉出铁温度1500℃，KR脱硫完成后温度降至1300℃左右，铁水温降较明显。

(3)高炉出铁水高度距罐底8~10m，对罐底落铁点的冲击严重。渣铁需及时清理，频繁扒渣、钩渣对罐口耐火砖造成损坏，渣铁从大小罐口部位渗入罐壁永久层与工作层之间，不仅累积结块向内挤压工作层，导致工作层出现坚裂纹;而且沿永久层砖缝外渗，极易造成事故。永久层原先为罐底砌筑3层黏土砖、罐壁2层黏土砖，厚度分别为120mm和80mm，由于存在砖缝且循环使用，对渗出来的铁水不能有效阻挡。

以上三点原因，造成铁水罐内衬耐材在使用过程中，裂纹、剥落、钻铁现象严重，进而降低铁水罐使用安全性，极易出现安全事故，只能采取重新砌筑的方式进行处理。由于铁水罐砌筑周期缩短，单个铁水罐的砌筑频率增加，进而造成铁水罐砌筑成本急剧增加。

根据现场跟踪得知，其脱硫过程中，一方面是残存铁水渣熔点较低，在搅拌脱硫过程中残渣侵蚀渣线，引起渣线粘渣;第二方面是加入的氧化钙脱硫剂改变了铁水残渣的成分与熔点，导致残渣凝固粘壁。为了改善氧化钙的脱硫反应活性而添加的熔剂，加剧了脱硫渣对渣线耐火材料的侵蚀，增进了粘渣的形成和粘渣的结合强度;第三方面是铁水的搅拌作用使铁水面和渣面不断起伏波动，导致高位低温渣线部位渣铁凝固粘壁，增强了渣层的粘结强度，促进了粘渣的发展速度。搅拌过程的液面波动和脱硫反应过程难免会引起脱硫渣的轻微飞溅，导致熔渣在渣线低温部位凝固粘渣;第四是脱硫剂加入过程中，由于脱硫剂较细，在除尘风机的抽力作用下，导致细粉飞扬粘壁，在脱硫剂中添加熔剂的作用下导致侵蚀粘渣等。

由于渣铁对罐衬材料的侵蚀，致使罐壁表面凹凸不平。同时，由于搅拌过程中液面渣铁的强烈混合，致使部分渣线粘结物为渣与铁混合物，极大地增强了粘渣的结合强度，导致渣线粘渣清除困难，只能采取强制清除的方式。此种方式也是造成铁水罐内衬耐材损坏的原因及砌筑成本增加的原因之一。

2、造成成本增加的原因

(1)铁水罐作为转运铁水的主要设备，其使用寿命的高低及运行状态直接决定高炉生产形势是否稳定，由于140t铁水罐耐材材质要求较高，如采用粘土质耐材，则无法保证铁水罐的使用寿命满足要求，因此，莱钢140t铁水罐耐材材质普遍采用高铝质耐火材料，从而砌筑一个铁水罐的费用约为16万元左右，频繁重新砌筑铁水罐，造成砌筑成本急剧增加。

由于铁水罐的运行周期缩短，造成铁水罐砌筑频繁，往往存在多个铁水罐同时退出运行的情况发生，这就造成在运行铁水罐数量不能满足高炉正常配罐需要，进而易出现高炉休风生产事故。每个铁水罐自退出运行重新砌筑到再次投用，至少需要96小时，在此期间，因高炉休、减风造成的经济损失较大，因休、减风造成的炉况不顺进而产生的损失同样不可忽视。

如果能提高KR脱硫铁水罐使用寿命，将能有效提高高炉生产形势的稳定性，对提高高炉产量，稳定高炉炉况，降低冶炼成本有非常积极地作用。

(2)以上从多个角度分析了140t铁水罐耐材损伤的原因，但是其损伤主导因素不仅限于KR脱硫工艺，耐材质量、砌筑工艺等因素同样也是造成铁水罐使用寿命较低的因素，所以对KR脱硫铁水罐损伤机理进行理论研究就显得非常有必要。

我们在现场生产实践中对140t铁水罐做过诸多攻关改造。首先对铁水罐使用频次进行了严格的管理规定，要求在运行的每个铁水罐每天使用频次不低于5炉，以降低冷热应力对耐材的损伤。其次对铁水罐工作层及永久层耐材材质进行了改进，提高材质的抗冲刷性能及抗侵蚀性能。第三，要求厂家对砌筑工艺进行改进，确保提高铁水罐内衬砌筑结构的整体性及紧密性;要求内衬砌筑平滑过渡，严禁出现凸台现象。

所有的这些努力，使得140t铁水罐的使用寿命得到有效的延长，最高时能达到300炉次左右，但是仍有个别铁水罐使用寿命较低，并且目前采取的一些措施，使得生产组织较为被动，而且加重了职工的劳动强度。主要原因是大部分措施是通过现场摸索得出的，缺少理论支持和依据。需要对这个问题进行系统的研究和分析，在科学研究的基础上提出更为有效的解决措施。

(3)经济效益预期

如果通过研究分析，采取正确的措施后，铁水罐的使用寿命达到400炉次以上，每年将节约330万元耐材费用，经济效益非常显著，所以要对这个问题进行深入研究，提出更为科学合理的解决措施。