第9期 祁成林等：高炉炉衬侵蚀微观机理 ·1231。 的温度验证了丁跃华等的实验室研究，而本次研究 (4)在高炉中低温区，炉衬砖缝的表面是大块 在衬砖侵蚀的具体形貌上又加以了描述. 的金属锌和少量的氧化锌晶体并且在结晶与结晶 (2)杨雪峰等通过对高炉风口组合砖取样 之间有C元素和K元素存在. 研究，确认Z在风口组合砖内的富集、膨胀是造成 风口上翘的主要原因.研究发现了KNaZ和Pb 参考文献 等有害元素进入风口砖衬的顺序为K和最 II]W angw X Counemeasures of blast fumace irmak ing rav fuel 后是P并观察到在砖衬内部的结晶发育过程. quality varatin//Production Technobgy and the National ion making Blast AnnualMeet ng in 2004 Wuxi 2004 356 本次研究表明，在高炉风口下部取砖样分析，并 (王维兴.高炉炼铁原燃料质量变差的对策∥2D04年全国炼铁 没有Z的富集可以说是少量的，K和N的富 生产技术暨炼铁年会.无锡，2004356) 集严重，K在砖体与砖缝的富集都比较严重，Na只 [2 LinC C Coun emeasures in blast fumace opemtion aganst var 在砖缝中富集在砖体中并没有富集，本次研究与昆 tion of rwmateral Iramkng 2008 27(6):3 钢杨雪峰等关于砖缝的研究相差较大，笔者认为，砖 (林成城.高炉原燃料条件劣化的技术对策.炼铁，200827 缝中的有害元素K含量较高，同时也有少量的Na (6片3) [3 WangX I,Met llurgy of Ion and Steel Iramakng Beijng K具有对砖的穿透力，而N骰有，N在砖体中几乎 Me tllurgical Industry Press 2000 为零 (王筱留.钢铁治金学：炼铁部分.北京：治金工业出版社， (3)武钢的研究表明，近年武钢高炉生产条 2000) 件下ZO对碳砖的破坏作用应该比碱金属更大[. 4 XiangZ Y W ang X L WuQ C et a]Blast Fumace Desgp 本次实验研究高炉上部内部由于结瘤、气体冲 Theory and Practice of fommaking PocessDesgn Beijing Metal lurgical ndustry Press 2009 刷侵蚀，外部砖缝中和砖表面结成了一层白色结晶 (项钟庸，王镀留，吴启常，等.高炉设计：炼铁工艺设计理论 物，通过SM扫描和能谱分析，只看见有Z和O元 与实践.北京：治金工业出版社.2009) 素，基本可以认为是纯净的O和金属在其结 Stephensan RL Effect of akalis on bast fumace opematian/Alkalis 晶上表面，凸台与凸台之间，有少量的K存在，但是 n Bhst Fumaces Hail四MMaster Universit197万14 并没有a有别于武钢高炉碳砖所取试样，有大量 6 Huang X H Prnciple of Iron and SteelMen llurgy Beijing Met allugical Industry Pres 2004 网状分的O充满碳砖的裂纹和空洞.在镜下观察 (黄希祜.钢铁治金原理.北京：治金工业出版社.2004) 到的是结晶状O和Z单质，为半透明状晶体. [7GaoZK Sudy ofBaosteelB hstFumaor Disseration.Be ijng 对于碱负荷高的高炉，要对原燃料的碱金属限 BeijingUnive rsit of Iion and Steel Technopgy 1981 量、检测，当富集到一定程度后，要进行排碱操作、适 (高征铠.包钢高炉结瘤问题研究[学位论文】.北京：北京钢铁 当降低炉渣碱度、增加出铁次数等高炉操作.锌的 学院。1981) 破坏主要来自于循环富集，定期检验二次灰中的锌 【8 DingYH LuOZ J Ding Z et al Expermeml sudy on eos知 of hazardous elements (K Na Zn Pb)o refmcor brick pr 含量，减少使用二次灰用量和OG泥用量. bast fumace J Kurm ing Univ Sci Tecnol SciTechnol 2009 31 (1为18 4结论 (丁跃华罗志俊.丁哲，等.有害元素(KN?ZPb对高炉用 耐火砖的侵蚀实验.昆明理工大学学报：理工版.200931(1， (1)K对砖有渗透能力，而N没有，电镜下微 18) 观研究与热力学计算结果完全吻合，在高炉中，K的 [9 YangX F Zhang ZM Shen FM etal Hamful effect of znc to 侵蚀能力大于N的侵蚀能力，K的穿透力较强. KIS(O 2000m3 bhst fumace Ion Stel 2006 41(9):9 (2)K元素是气相侵蚀炉衬，而N元素是随着 (杨雪峰.张竹明，沈峰满等.锌对昆钢2000m高炉的危害. 煤气的流动，在炉衬砖缝中进一步侵蚀 钢铁200641(9)9) (3)在砖缝的表面有硅聚集的现象，也可能是 [10 Zhang S R YuZ J SongM S etal Long Campaign LifeTeh nobg ies ofW 1SO Blast Fumace Beijing Me talluigical Industry SO随煤气流上升，沉积在砖缝中造成的，说明在高 Press 2009 温区，从化学势的角度看，硅在砖缝表面易与碱金属 (张寿荣，于仲洁，宋木森，等武钢高炉长寿技术.北京：治 发生反应 金工业出版社.2009)第 9期 祁成林等:高炉炉衬侵蚀微观机理 的温度验证了丁跃华等的实验室研究, 而本次研究 在衬砖侵蚀的具体形貌上又加以了描述. (2)杨雪峰等 [ 9] 通过对高炉风口组合砖取样 研究, 确认 Zn在风口组合砖内的富集、膨胀是造成 风口上翘的主要原因.研究发现了 K、Na、Zn和 Pb 等有害元素进入风口砖衬的顺序为 K、Na和 Zn,最 后是 Pb,并观察到 Zn在砖衬内部的结晶发育过程. 本次研究表明,在高炉风口下部取砖样分析,并 没有 Zn的富集, 可以说 Zn是少量的, K和 Na的富 集严重, K在砖体与砖缝的富集都比较严重 , Na只 在砖缝中富集,在砖体中并没有富集 ,本次研究与昆 钢杨雪峰等关于砖缝的研究相差较大 ,笔者认为,砖 缝中的有害元素 K含量较高, 同时也有少量的 Na. K具有对砖的穿透力 ,而 Na没有, Na在砖体中几乎 为零. (3)武钢的研究 [ 10] 表明 ,近年武钢高炉生产条 件下 ZnO对碳砖的破坏作用应该比碱金属更大 [ 6] . 本次实验研究,高炉上部内部由于结瘤、气体冲 刷侵蚀 ,外部砖缝中和砖表面结成了一层白色结晶 物 ,通过 SEM扫描和能谱分析 ,只看见有 Zn和 O元 素 ,基本可以认为是纯净的 ZnO和金属 Zn, 在其结 晶上表面,凸台与凸台之间, 有少量的 K存在 , 但是 并没有 Na.有别于武钢高炉碳砖所取试样, 有大量 网状分的 ZnO充满碳砖的裂纹和空洞 .在镜下观察 到的是结晶状 ZnO和 Zn单质,为半透明状晶体 . 对于碱负荷高的高炉 ,要对原燃料的碱金属限 量 、检测,当富集到一定程度后 ,要进行排碱操作、适 当降低炉渣碱度、增加出铁次数等高炉操作.锌的 破坏主要来自于循环富集 , 定期检验二次灰中的锌 含量, 减少使用二次灰用量和 OG泥用量 . 4 结论 (1)K对砖有渗透能力 ,而 Na没有, 电镜下微 观研究与热力学计算结果完全吻合, 在高炉中, K的 侵蚀能力大于 Na的侵蚀能力, K的穿透力较强. (2)K元素是气相侵蚀炉衬,而 Na元素是随着 煤气的流动 ,在炉衬砖缝中进一步侵蚀. (3)在砖缝的表面有硅聚集的现象, 也可能是 SiO随煤气流上升 ,沉积在砖缝中造成的, 说明在高 温区, 从化学势的角度看, 硅在砖缝表面易与碱金属 发生反应. (4)在高炉中低温区, 炉衬砖缝的表面是大块 的金属锌和少量的氧化锌晶体, 并且在结晶与结晶 之间有 Cl元素和 K元素存在 . 参 考 文 献 [ 1] WangW X.Countermeasuresofblastfurnaceironmakingrawfuel qualityvariation∥ProductionTechnologyandtheNationaliron￾makingBlastAnnualMeetingin2004.Wuxi, 2004:356 (王维兴.高炉炼铁原燃料质量变差的对策∥2004年全国炼铁 生产技术暨炼铁年会.无锡, 2004:356) [ 2] LinCC.Countermeasuresinblastfurnaceoperationagainstvaria￾tionofrawmaterial.Ironmaking, 2008, 27(6):3 (林成城.高炉原燃料条件劣化的技术对策.炼铁, 2008, 27 (6):3) [ 3] WangXL.MetallurgyofIronandSteel:Ironmaking.Beijing: MetallurgicalIndustryPress, 2000 (王筱留.钢铁冶金学:炼铁部分.北京:冶金工业出版社, 2000) [ 4] XiangZY, WangXL, WuQC, etal.BlastFurnaceDesign: TheoryandPracticeofIronmakingProcessDesign.Beijing:Metal￾lurgicalIndustryPress, 2009 (项钟庸, 王筱留, 吴启常, 等.高炉设计:炼铁工艺设计理论 与实践.北京:冶金工业出版社, 2009) [ 5] StephensonRL.Effectofalkalisonblast-furnaceoperation∥Alkalis inBlastFurnaces.Hamilton:McMasterUniversity, 1973:14 [ 6] HuangXH.PrincipleofIronandSteelMetallurgy.Beijing:Met￾allurgicalIndustryPress, 2004 (黄希祜.钢铁冶金原理.北京:冶金工业出版社, 2004) [ 7] GaoZK.StudyofBaosteelBlastFurnace[ Dissertation] .Beijing: BeijingUniversityofIronandSteelTechnology, 1981 (高征铠.包钢高炉结瘤问题研究[ 学位论文] .北京:北京钢铁 学院, 1981) [ 8] DingYH, LuoZJ, DingZ, etal.Experimentalstudyonerosion ofhazardouselements(K, Na, Zn, Pb)torefractorybrickfor blastfurnace.JKunmingUnivSciTechnolSciTechnol, 2009, 31 (1):18 (丁跃华, 罗志俊, 丁哲, 等.有害元素(K, Na, Zn, Pb)对高炉用 耐火砖的侵蚀实验.昆明理工大学学报:理工版, 2009, 31(1): 18) [ 9] YangXF, ZhangZM, ShenFM, etal.Harmfuleffectofzincto KISCO2 000m3 blastfurnace.IronSteel, 2006, 41(9):9 (杨雪峰, 张竹明, 沈峰满, 等.锌对昆钢 2000 m3高炉的危害. 钢铁, 2006, 41(9):9) [ 10] ZhangSR, YuZJ, SongMS, etal.LongCampaignLifeTech￾nologiesofWISCOBlastFurnace.Beijing:MetallurgicalIndustry Press, 2009 (张寿荣, 于仲洁, 宋木森, 等.武钢高炉长寿技术.北京:冶 金工业出版社, 2009) · 1231·