2017年9月7號上午10點(diǎn)15分，本鋼板材煉鐵廠(chǎng)新一號4747m3高爐發(fā)生燒穿事故，導致鐵水泄漏，引發(fā)火災，是我國燒穿的第一座4000m3以上的高爐。該事件引起社會(huì )強烈關(guān)注，各大媒體紛紛報道。截至今日，事故已過(guò)去一周，善后工作正在有條不紊的進(jìn)行，據最新消息證實(shí)，事故本鋼新一號高爐將于本月16號復產(chǎn)。作為冶金行業(yè)的技術(shù)研究人員，需要對高爐爐缸燒穿事故原因進(jìn)行仔細分析，幫助“鐵哥們兒”在努力提高高爐壽命。

　　高爐爐缸燒穿事故在國內外時(shí)有發(fā)生，2000~2013年國內部分高爐爐缸燒穿座數的變化如圖1所示?，F代高爐一代爐役設計壽命在15年以上，目前實(shí)現這一高爐長(cháng)壽目標的高爐數量很少，寶鋼3號高爐一代爐役19年，成為國內高爐長(cháng)壽的典范。高爐長(cháng)壽是一個(gè)系統工程，它涉及設計、耐火材料質(zhì)量、安裝筑爐、儀表監測、生產(chǎn)管理與操作等多個(gè)方面。從高爐長(cháng)壽位置來(lái)看，爐體長(cháng)壽和爐缸爐底長(cháng)壽是長(cháng)期以來(lái)高爐長(cháng)壽的重點(diǎn)位置。

　　爐缸耐材結構有兩大類(lèi)，即全炭磚爐缸側壁與綜合爐底結合的結構（全炭磚結構）、綜合爐缸側壁與綜合爐底結合的結構（陶瓷杯結構）。目前研究學(xué)者對爐缸侵蝕甚至燒穿的機理達成共識，即鐵水環(huán)流對側壁磚襯的機械沖刷和不完全飽和碳鐵水對炭磚的熔蝕。

　　★國內外高爐爐缸燒穿原因各有不同，可以歸納為幾個(gè)原因：

　　原因1

　　爐缸冷卻強度不夠，與炭磚的導熱能力和冶煉強度水平不匹配。爐缸采用的炭磚導熱系數與微孔結構要同時(shí)兼顧，冷卻壁導熱能力和冷卻水量都要進(jìn)一步提高，炭搗層的熱導率應與炭磚相近，避免其成為熱阻層。新建高爐的爐底結構,應采用微孔結構,抗鐵水熔蝕性能好的炭磚,并做到從炭磚熱面(與鐵水接觸面)至爐體水冷管,傳熱能力逐漸升高,不形成熱阻層,使熱量順利傳出去。

　　原因2

　　缺乏監測爐缸手段。在新建高爐時(shí)為減少投資，爐缸溫度監測點(diǎn)少，對冷卻壁水溫差、水流量、熱流強度等參數檢測手段少，不能及時(shí)發(fā)現爐缸的異常，導致燒穿事故突然發(fā)生。

　　原因3

　　爐缸耐材質(zhì)量影響。炭磚產(chǎn)品質(zhì)量沒(méi)達到要求，炭磚加入人工石墨過(guò)多，抗鐵水熔蝕性能差。造成這種現象的原因是追求炭磚的高導熱系數，但因為爐缸側壁內存在高熱阻的氣隙，阻礙炭磚熱量傳遞至冷卻水中，反而使得炭磚表面溫度升高，在鐵水流沖刷和侵蝕下，造成事故。

　　原因4

　　冷卻壁制造安裝存在缺陷。冷卻壁若在安裝、生產(chǎn)過(guò)程中開(kāi)焊漏水，會(huì )造成炭磚加速氧化破損，易引發(fā)重大事故。碳磚與冷卻壁之間的炭素搗料應選擇與碳磚的熱導率相當的搗料，同時(shí)選擇有足夠冷卻能力的冷卻結構。

　　原因5

　　生產(chǎn)操作存在問(wèn)題。入爐鉀、鈉、鉛、鋅等有害元素對爐缸耐火材料的破壞。高爐風(fēng)口小套、冷卻器漏水至爐缸，引起炭磚氧化、粉化。有些鋼鐵廠(chǎng)為了搶占市場(chǎng)，不計后果的追求高爐冶煉強度，這對包括長(cháng)壽系統在內的整個(gè)高爐及其附屬系統都帶來(lái)了極大負荷，對爐缸損害較大。對于爐襯侵蝕嚴重的高爐，未進(jìn)行鈦礦護爐。爐缸壓漿不當，泥漿將磚襯壓碎進(jìn)入爐內，與鐵水接觸引發(fā)爐缸放炮，導致?tīng)t缸燒穿事故。鐵水深度不夠，鐵水從鐵口通道進(jìn)入磚縫，加速炭磚侵蝕。

　　高爐爐缸發(fā)生事故前會(huì )有先兆，應盡早發(fā)現爐缸危險的蛛絲馬跡。如果缺少監測手段、或者檢測失靈，高爐爐缸燒穿事故突發(fā)。對于監測系統完善的高爐，利用熱電偶溫度、熱流強度信息可判斷不同部位的侵蝕情況和殘余磚襯厚度，預防爐缸燒穿。當磚襯侵蝕變薄后，相應位置監測熱電偶溫度升高，例如鞍鋼新 1 高爐燒穿位置為鐵口下方 2.5m 處，2008年9 月份前該層各點(diǎn)溫度全部在 200℃以下，但 9 月份后該層溫度各圓周方向相繼上升，最高點(diǎn)達到了 580℃，比其它鐵口該位置溫度高 250℃左右。

　　★預防爐缸燒穿事故的發(fā)生，延長(cháng)爐缸壽命是一個(gè)系統工程，主要措施包括以下幾點(diǎn)：

　　措施1

　　爐缸冷卻，由于水冷冷卻壁的高爐存在多層熱阻，尤其存在氣隙的條件下，想通過(guò)加大水量來(lái)強化冷卻是徒勞的，應當提出的是爐缸側壁被侵蝕到一定程度，特別是爐役后期,殘余炭磚的厚度不大時(shí),熱流強度已達到警戒值時(shí)，采取高壓水強化冷卻的效果是很明顯的。

　　措施2

　　爐缸采用的炭磚其熱導率和微孔結構要同時(shí)兼顧，冷卻壁的導熱能力和冷卻水量都要進(jìn)一步提高，炭搗層的熱導率應與炭磚相近，避免使它成為“熱阻層”。陶瓷杯與炭磚之間縫隙可用陶瓷杯質(zhì)澆注料，炭磚與冷卻壁間縫隙可采用高導熱的碳質(zhì)澆注料，避免出現熱阻層。

　　措施3

　　增加檢測手段，新建或大修一座高爐投資很高,配齊檢測手段可以預防事故的發(fā)生，否則，一旦發(fā)生事故還將再次投入大筆資金。

　　措施4

　　加強投產(chǎn)后操作維護，嚴格控制有害元素的入爐量 ，禁止超標入爐，對循環(huán)富積的有害元素， 定期采取排除措施。防止冷卻設備漏水，破壞磚襯。維持經(jīng)濟合理的冶煉強度和利用系數，分析一些壽命達到 15～25 年的高爐，一代爐役利用系數平均不超過(guò) 2.3 t/（m3·d）， 其生產(chǎn)穩定 、能源消耗低，符合低碳冶煉要求，綜合成本也較低。炭磚溫度高時(shí)最先采用的措施通常是加入鈦礦護爐，能取得較好的效果。

　　高爐長(cháng)壽與人體長(cháng)壽十分相似，爐體設計和耐火材料質(zhì)量就好比人的原有的身板，一個(gè)身板不好的人，你怎么指望他能在高負荷運轉的情況下長(cháng)命百歲？所以高爐長(cháng)壽首先要有合理的設計、耐火材料和施工質(zhì)量。根據爐容的大小，設計合理的爐型，是設計院和鐵廠(chǎng)應該認真考慮的事。爐型設計的合理的情況下，選擇高質(zhì)量的耐火材料并按照規則精細施工，則是“好身板”的另外一個(gè)重要因素，需要設計院、鐵廠(chǎng)、耐材供應商和施工方協(xié)同合作。有了好的身板還需要懂得“保養”，吃的料怎么樣，吃得好固然很好，吃的不好也需要定時(shí)“排堿”，不能吃的料不好，還要超負荷生產(chǎn)。尤其是在目前鋼材利潤較高的情況下，不顧爐子的情況，加足馬力生產(chǎn)是不可取的，應該大修的時(shí)候，必須放下利潤的誘惑，考慮大修。爐役末期則像極了老年人，各“器官”都有些不靈了，需要降低負荷，并定期護爐保養，形成制度。說(shuō)到底，高爐長(cháng)壽這個(gè)系統工程需要各階段的管理者認真對待，努力提高我國高爐長(cháng)壽技術(shù)。