鐵水罐耐火材料異常損壞造成砌築成本增加的原因
鐵水罐是冶金行業使用非常廣泛的一種裝置，它的作用是盛裝鍊鐵廠生產出來的鐵水，並進行鐵水轉運。作為一種大型冶金裝置，其外殼主要由鋼板焊接而成，內壁襯以耐火材料。
鐵水罐作為運輸鐵水的工具，它主要經歷幾個過程：（1）高爐出鐵，這時鐵水罐內襯耐火材料表面的溫度大約是1550℃~1650℃；（2）中途運轉，這時鐵水罐內襯耐火材料表面的溫度大約是1400℃~1500℃；（3）空罐，鐵水罐在回程的過程中內襯耐火材料的表面溫度大約是800℃~1200℃；（4）高爐出鐵，鐵水罐內襯耐火材料表面的溫度大約是1550℃~1650℃；如此迴圈反覆。
在迴圈過程中，鐵水罐主要經歷兩個方面的損毀：一方面，鐵水罐在迴圈反覆的過程中，內襯耐火材料反覆經受由於溫度變化而造成的熱應力作用，從而導致內襯耐火材料發生剝落，造成損毀。另一方面，鐵水罐在空罐過程中，含碳內襯耐火材料與空氣直接接觸，容易發生氧化，從而導致耐火製品結構鬆散，造成損毀。
1、鐵水罐損傷情況
（1）脫硫方式由原來的脫硫槍噴吹鈍化鎂粒法改為KR強制攪拌法，轉速達120~140r/min，攪拌時間15~30min，對罐壁磚強力沖刷；脫硫過程中，罐體和罐車搖晃振動，極易造成罐內耐火磚鬆動；每罐鐵水125t左右，新增石灰13t，螢石0。2t，渣鹼度達到3。0，形成強鹼性渣，對耐火材料的侵蝕性增強。離攪拌頭最近的罐壁（罐沿以下2。2~3。4m）是侵蝕最嚴重部位，需要重點提高工作層的高溫耐沖刷效能。
（2）高爐出鐵溫度1500℃，KR脫硫完成後溫度降至1300℃左右，鐵水溫降較明顯。
（3）高爐出鐵水高度距罐底8~10m，對罐底落鐵點的衝擊嚴重。渣鐵需及時清理，頻繁扒渣、鉤渣對罐口耐火磚造成損壞，渣鐵從大小罐口部位滲入罐壁永久層與工作層之間，不僅累積結塊向內擠壓工作層，導致工作層出現堅裂紋；而且沿永久層磚縫外滲，極易造成事故。永久層原先為罐底砌築3層黏土磚、罐壁2層黏土磚，厚度分別為120mm和80mm，由於存在磚縫且迴圈使用，對滲出來的鐵水不能有效阻擋。
以上三點原因，造成鐵水罐內襯耐材在使用過程中，裂紋、剝落、鑽鐵現象嚴重，進而降低鐵水罐使用安全性，極易出現安全事故，只能採取重新砌築的方式進行處理。由於鐵水罐砌築週期縮短，單個鐵水罐的砌築頻率增加，進而造成鐵水罐砌築成本急劇增加。
根據現場跟蹤得知，其脫硫過程中，一方面是殘存鐵水渣熔點較低，在攪拌脫硫過程中殘渣侵蝕渣線，引起渣線粘渣；第二方面是加入的氧化鈣脫硫劑改變了鐵水殘渣的成分與熔點，導致殘渣凝固粘壁。為了改善氧化鈣的脫硫反應活性而新增的溶劑，加劇了脫硫渣對渣線耐火材料的侵蝕，增進了粘渣的形成和粘渣的結合強度；第三方面是鐵水的攪拌作用使鐵水面和渣面不斷起伏波動，導致高位低溫渣線部位渣鐵凝固粘壁，增強了渣層的粘結強度，促進了粘渣的發展速度。攪拌過程的液麵波動和脫硫反應過程難免會引起脫硫渣的輕微飛濺，導致熔渣在渣線低溫部位凝固粘渣；第四是脫硫劑加入過程中，由於脫硫劑較細，在除塵風機的抽力作用下，導致細粉飛揚粘壁，在脫硫劑中新增溶劑的作用下導致侵蝕粘渣等。
由於渣鐵對罐襯材料的侵蝕，致使罐壁表面凹凸不平。同時，由於攪拌過程中液麵渣鐵的強烈混合，致使部分渣線粘結物為渣與鐵混合物，極大地增強了粘渣的結合強度，導致渣線粘渣清除困難，只能採取強制清除的方式。此種方式也是造成鐵水罐內襯耐材損壞的原因及砌築成本增加的原因之一。
2、造成成本增加的原因
（1）鐵水罐作為轉運鐵水的主要裝置，其使用壽命的高低及執行狀態直接決定高爐生產形勢是否穩定，由於140t鐵水罐耐材材質要求較高，如採用黏土質耐材，則無法保證鐵水罐的使用壽命滿足要求，因此，萊鋼140t鐵水罐耐材材質普遍採用高鋁質耐火材料，從而砌築一個鐵水罐的費用約為16萬元左右，頻繁重新砌築鐵水罐，造成砌築成本急劇增加。
由於鐵水罐的執行週期縮短，造成鐵水罐砌築頻繁，往往存在多個鐵水罐同時退出執行的情況發生，這就造成在執行鐵水罐數量不能滿足高爐正常配罐需要，進而易出現高爐休風生產事故。每個鐵水罐自退出執行重新砌築到再次投用，至少需要96小時，在此期間，因高爐休、減風造成的經濟損失較大，因休、減風造成的爐況不順進而產生的損失同樣不可忽視。
如果能提高KR脫硫鐵水罐使用壽命，將能有效提高高爐生產形勢的穩定性，對提高高爐產量，穩定高爐爐況，降低冶煉成本有非常積極地作用。
（2）以上從多個角度分析了140t鐵水罐耐材損傷的原因，但是其損傷主導因素不僅限於KR脫硫工藝，耐材質量、砌築工藝等因素同樣也是造成鐵水罐使用壽命較低的因素，所以對KR脫硫鐵水罐損傷機理進行理論研究就顯得非常有必要。
我們在現場生產實踐中對140t鐵水罐做過諸多攻關改造。首先對鐵水罐使用頻次進行了嚴格的管理規定，要求在執行的每個鐵水罐每天使用頻次不低於5爐，以降低冷熱應力對耐材的損傷。其次對鐵水罐工作層及永久層耐材材質進行了改進，提高材質的抗沖刷效能及抗侵蝕效能。第三，要求廠家對砌築工藝進行改進，確保提高鐵水罐內襯砌築結構的整體性及緊密性；要求內襯砌築平滑過渡，嚴禁出現凸臺現象。
所有的這些努力，使得140t鐵水罐的使用壽命得到有效的延長，最高時能達到300爐次左右，但是仍有個別鐵水罐使用壽命較低，並且目前採取的一些措施，使得生產組織較為被動，而且加重了職工的勞動強度。主要原因是大部分措施是透過現場摸索得出的，缺少理論支援和依據。需要對這個問題進行系統的研究和分析，在科學研究的基礎上提出更為有效的解決措施。
（3）經濟效益預期
如果透過研究分析，採取正確的措施後，鐵水罐的使用壽命達到400爐次以上，每年將節約330萬元耐材費用，經濟效益非常顯著，所以要對這個問題進行深入研究，提出更為科學合理的解決措施。
