·844· 工程科学学报，第39卷，第6期 该温度仍高于铁水凝固温度，则铁水因黏度相对较高 成过程机理示意图如图11所示.宝钢3“高炉铁水中 而处于黏滞状态.但无论是铁水凝固或处于黏滞状 C质量分数高(4.8%)，如表1所示，C在铁水中浓度 态，该处铁水热面铁水中C含量较低，炉缸中心铁水 与炭砖热面的浓度差较大，石墨碳更易于析出，因此石 中的C不断的向该界面迁移，从而循环进入到初始状 墨碳层的宽度较大，而沧州4高炉铁水碳含量较低， 态，如此往复，最终形成Fe-C交替的现象.凝铁层形 石墨碳层析出的宽度较小 炭砖 铁水 炭砖 铁水 C C 炭砖 铁水 炭砖 凝铁 石墨碳《 C 图11高炉炉缸凝铁层形成机理 Fig.11 Formation mechanism of the iron solidified layer in the blast furnace hearth service life design of Chinese blast furnace hearth.IS/J Int,2012, 3结论 52(10):1713 (1)高炉炉缸凝铁层主要有铁相和石墨碳相组 [5]Zou Z P,Xiang Z Y,Ou Y B,et al.Design philosophy and coun- termeasures for long campaign life of blast furnace hearth.Res /ron 成，且两者交替分布. Seel,2011,39(1):38 (2)高炉炉缸铁水析出石墨碳温度较高，铁水成 (邹忠平，项钟墉，欧阳标，等.高炉炉缸长寿设计理念及长 分对石墨碳析出温度的影响较大，回归得出了石墨碳 寿对策.钢铁研究，2011,39(1)：38) 析出温度随铁水成分及温度的变化关系式. [6]Xiang Z Y.Study of long campaign life technology of blast fumnace (3)石墨碳析出相体积分数较低，铁水中C、Si元 hearth in foreign countries.China Metall,2013,23(7):1 素含量对石墨碳析出相体积分数影响较大，而M、S、 (项钟庸，国外高炉炉红长寿技术研究.中国治金.2013,23 (7):1) P对石墨碳析出相体积分数影响较小.石墨碳的析出 7]Liang LS,Chen Y M,Wei C.et al.Longevity design and main- 对铁水黏度有较大影响. tenance practices of Baosteel No.3 BF.China metall,2013(6): (4)铁水中溶解的C不断的向铁一耐火材料界面 14 扩散，耐火材料热面温度低于石墨碳析出温度，石墨碳 (梁利生，陈永明，魏国，等.宝钢3号高炉长寿设计与操作 析出，石墨碳热面铁水因石墨含量高而处于黏滞状态 维护实践.中国治金，2013(6)：14) 或凝固状态，进而形成铁碳交替出现的现象 8] Takatani K,Inada T,Takata K.Mathematical model for transient erosion process of blast furnace hearth.IS//Int,2001,41(10): 参考文献 1139 Zhao H B,Cheng SS,Zhao M G.Analysis of all-carbon brick [1]Liu Z J,Zhang J L,Yang T J.Low carbon operation of super- bottom and ceramic cup synthetic hearth bottom.I lron Steel Res large blast furnaces in China./SI/Int,2015,55(6):1146 nt,2007,14(2):6 Jiao K X,Zhang JL,LuZJ,et al.Properties and application of [10]Zhang Y,Deshpande R,Huang D,et al.A methodology for carbon composite brick for blast fumnace hearth.Min Metall Sect blast fumace hearth inner profile analysis.J Heat Transfer, B-Metall,2015,51(2):143 2007,129(12):1729 B3]Li Y W,Li Y W,Sang S B,et al.Preparation of ceramic-bonded [1]Inada T,Kasai A,Nakano K,et al.Dissection investigation of carbon block for blast furnace.Metall Mater Trans A,2014,45 blast furnace hearth-Kokura No.2 blast fumace (2ed cam- (1):477 paign).1S0lt,2009,49(4):470 [4]Liu Z J,Zhang J L,Zuo H B,et al.Recent progress on long [12]Shinotake A,Nakamura H,Yadoumaru N,et al.Investigation of工程科学学报，第 39 卷，第 6 期 该温度仍高于铁水凝固温度，则铁水因黏度相对较高 而处于黏滞状态． 但无论是铁水凝固或处于黏滞状 态，该处铁水热面铁水中 C 含量较低，炉缸中心铁水 中的 C 不断的向该界面迁移，从而循环进入到初始状 态，如此往复，最终形成 Fe--C 交替的现象． 凝铁层形 成过程机理示意图如图 11 所示． 宝钢 3# 高炉铁水中 C 质量分数高( 4. 8% ) ，如表 1 所示，C 在铁水中浓度 与炭砖热面的浓度差较大，石墨碳更易于析出，因此石 墨碳层的宽度较大，而沧州 4# 高炉铁水碳含量较低， 石墨碳层析出的宽度较小． 图 11 高炉炉缸凝铁层形成机理 Fig． 11 Formation mechanism of the iron solidified layer in the blast furnace hearth 3 结论 ( 1) 高炉炉缸凝铁层主要有铁相和石墨碳相组 成，且两者交替分布． ( 2) 高炉炉缸铁水析出石墨碳温度较高，铁水成 分对石墨碳析出温度的影响较大，回归得出了石墨碳 析出温度随铁水成分及温度的变化关系式． ( 3) 石墨碳析出相体积分数较低，铁水中 C、Si 元 素含量对石墨碳析出相体积分数影响较大，而 Mn、S、 P 对石墨碳析出相体积分数影响较小． 石墨碳的析出 对铁水黏度有较大影响． ( 4) 铁水中溶解的 C 不断的向铁--耐火材料界面 扩散，耐火材料热面温度低于石墨碳析出温度，石墨碳 析出，石墨碳热面铁水因石墨含量高而处于黏滞状态 或凝固状态，进而形成铁碳交替出现的现象． 参 考 文 献 ［1］ Liu Z J，Zhang J L，Yang T J． Low carbon operation of super￾large blast furnaces in China． ISIJ Int，2015，55( 6) : 1146 ［2］ Jiao K X，Zhang J L，Liu Z J，et al． Properties and application of carbon composite brick for blast furnace hearth． J Min Metall Sect B-Metall，2015，51( 2) : 143 ［3］ Li Y W，Li Y W，Sang S B，et al． Preparation of ceramic-bonded carbon block for blast furnace． Metall Mater Trans A，2014，45 ( 1) : 477 ［4］ Liu Z J，Zhang J L，Zuo H B，et al． Ｒecent progress on long service life design of Chinese blast furnace hearth． ISIJ Int，2012， 52( 10) : 1713 ［5］ Zou Z P，Xiang Z Y，Ou Y B，et al． Design philosophy and coun￾termeasures for long campaign life of blast furnace hearth． Ｒes Iron Steel，2011，39( 1) : 38 ( 邹忠平，项钟墉，欧阳标，等． 高炉炉缸长寿设计理念及长 寿对策． 钢铁研究，2011，39( 1) : 38) ［6］ Xiang Z Y． Study of long campaign life technology of blast furnace hearth in foreign countries． China Metall，2013，23( 7) : 1 ( 项钟庸，国外高炉炉缸长寿技术研究． 中国冶金． 2013，23 ( 7) : 1) ［7］ Liang L S，Chen Y M，Wei G，et al． Longevity design and main￾tenance practices of Baosteel No． 3 BF． China metall，2013( 6) : 14 ( 梁利生，陈永明，魏国，等． 宝钢 3 号高炉长寿设计与操作 维护实践． 中国冶金，2013( 6) : 14) ［8］ Takatani K，Inada T，Takata K． Mathematical model for transient erosion process of blast furnace hearth． ISIJ Int，2001，41( 10) : 1139 ［9］ Zhao H B，Cheng S S，Zhao M G． Analysis of all-carbon brick bottom and ceramic cup synthetic hearth bottom． J Iron Steel Ｒes Int，2007，14( 2) : 6 ［10］ Zhang Y，Deshpande Ｒ，Huang D，et al． A methodology for blast furnace hearth inner profile analysis． J Heat Transfer， 2007，129( 12) : 1729 ［11］ Inada T，Kasai A，Nakano K，et al． Dissection investigation of blast furnace hearth-Kokura No． 2 blast furnace ( 2ed cam￾paign) ． ISIJ Int，2009，49( 4) : 470 ［12］ Shinotake A，Nakamura H，Yadoumaru N，et al． Investigation of · 448 ·