钛矿护炉是目前炼铁届常用的护炉方法,其真实效果值得探讨。我的观点是:钛矿护炉并未实质性延长炉缸炭砖寿命,仅仅是易于快速形成保护层、比较快降低侧壁温度,造成护炉效果良好的假象。
钛矿护炉的理论基础是认为炭砖侵蚀是铁水环流造成的,利用钛化物熔点高的特性,期望在炭砖热面形成耐高温、长寿命的保护层。
高炉破损调查显示,即使长期、频繁进行钛矿护炉的高炉,大部分高炉炉缸侧壁侵蚀部位并不存在钛保护层,炉底沉积钛化物相对多一些。也有极个别高炉形成了锅底型的保护层,经分析另有成因。
炉缸侧壁钛化物保护层一旦形成,其寿命应该是很长的,甚至应该长于陶瓷杯。但高炉往往需要长期、频繁钛矿护炉,说明钛化物保护层寿命很短。有人归咎于炉况波动造成保护层脱落,但象脚区保护层的受力状况表明,因炉况波动造成象脚区保护层破坏的可能性极小。如果象脚区的保护层都因炉况波动破坏了,那么炉缸中部的保护层更是难以存在。
象脚区钛保护层的破坏另有主因。
象脚区形成钛化物保护层后,虽然阻止了炉内铁水对炭砖的侵蚀,但炉缸炭砖仍然受到隐形水形成高温水蒸汽的持续侵蚀,炭砖热面形成粉化层。由于钛化物保护层熔点高,一直呈现为刚性,炭砖热面的粉化层继续侵蚀,演变为空腔。由于粉化层及空腔导热性能差,侧壁温度大幅下降,给人护炉效果良好,形成较厚保护层的感觉。其实炭砖侵蚀并没减慢。当炭砖热面空腔扩大到一定程度,在铁水压力的作用下,钛化物保护层必然破裂、漂浮,侧壁温度再次大幅上升。
钛化物保护层熔点高,不易软化。当象脚区炭砖热面失去支撑后,更容易受压破碎。加之钛化物密度较小,破碎后自然漂浮。因此破损调查时较少发现炉缸侧壁钛化物的大量沉积。
总之,钛矿护炉更容易较快形成保护层,但并不能减缓炭砖侵蚀,反而容易因侧壁温度的虚假下降使操作人员对炉缸侵蚀状况产生误判,甚至发生无征兆烧穿事故。期望通过钛矿护炉实现炉缸长寿有点缘木求鱼的味道。
对于钛矿护炉进行评价:恶化炉况;提高成本;对炉缸炭砖没有实质性的保护(侧壁温度下降是一种假象)。
炉役末期出现极端情况时,可以进行钛矿护炉,发挥其“速效救心丸”的作用;炉役其他阶段,无需进行钛矿护炉;侧壁温度升高时应该查清原因,不应仅仅认为是保护层破坏;保护层破坏的原因才是最主要的,在冷却正常的情况下,保护层破坏的最大原因是隐形水侵蚀而不是铁水环流、炉况波动等。
作者简介: 吴强国,1966年出生,男,工程师,1989年毕业于同济大学燃气工程专业。
工作单位:河南煜华科技有限公司,从事燃气工程及燃烧技术研究、高炉炉缸侵蚀机理及防治方法的研究。