【關鍵詞】魚雷罐 使用壽命 耐火材料

0 前言

首鋼公司煉鐵廠現有4座高爐，年產鐵水750萬噸，使用48臺260噸魚雷罐車進行往返運輸。1990年以前魚雷罐內襯使用高鋁轉，平均壽命在300次左右，自90年代初期開始，魚雷罐車開始使用鋁碳化硅碳磚以后，使用壽命一直穩定在800～900次左右。但在進入2004年，魚雷罐使用壽命急劇下降，平均使用壽命下降到450次左右，最低已經降到233次，嚴重的影響總公司的正常生產，同時也加大了修砌工作量，帶來了綜合成本大幅度上升的后果。經過一段時間的組織提高魚雷罐壽命的攻關工作，目前魚雷罐的使用壽命已經穩定在700次～800次之間，本文擬從首鋼公司煉鐵廠魚雷罐的使用進行回顧與展望，同時提出工作發展的分析和建議。

1．近年來魚雷罐磚使用情況介紹

目前，首鋼260噸魚雷罐磚共使用7種磚型，根據其品質及使用要求，分別砌筑在罐內不同位置，主要分為鐵區磚、渣線磚、兩端堵頭磚和沖擊區磚等。過去首鋼公司煉鐵廠一直使用4個供貨廠家供應的魚雷罐磚，原磚的質量比較穩定，使用次數平均在800～900次左右。但在2004年初分別有2個廠家的魚雷罐在渣線部位發生漏罐事故，自此4個供貨廠家的魚雷罐使用壽命逐漸大幅度降低，到2006年，平均使用壽命僅在450次左右，有2個廠家的最低使用壽命降低到230多次，嚴重的影響到鋼鐵生產的正常運行，增大了魚雷罐大修的工作量，造成魚雷罐使用綜合成本大幅度升高，

2004年以前，魚雷罐內襯的主要損壞部位為沖擊區，但之后隨著渣線部位的侵蝕加劇，該部位已經成為停罐大修的薄弱環節(見圖1)。另外，在魚雷罐內渣線部位和鐵區部位多次發生大面積薄厚不均的層裂和剝落現象(見圖2)，因而使魚雷罐內襯磚侵蝕加劇，從而縮短了魚雷罐整體的使用壽命，造成停用或甩罐的主要原因。

近年來，由于魚雷罐的使用壽命下降，因而導致魚雷罐的砌筑數量在2005年驟然增加(見表1)，隨著總公司對提高魚雷罐使用壽命的重視，開展了一系列的攻關活動，魚雷罐的使用壽命逐漸提高，因此砌筑的數量基本接近歷時最好水平。

魚雷罐使用壽命下降，引起了各方面的重視，煉鐵廠曾經幾次召集有關供貿廠家通報情況，同時技術研究院對此也進行了認真的分析、試驗和研究。在此基礎上分別同各供貨廠家一起進行科研攻關，針對煉鐵廠近年來冶煉操作制度的一些變化，各個供貨廠家也根據魚雷罐使用的變化而做出不同的生產方式改變，找出各自生產中的不足之處，并以此試驗調整生產配方。首先嚴格控制各種原料的質量，提高主要原料的純度；其次盡量降低控制生產配料中各種原料的含水量，增加原料的烘干設施，保證各種原料的烘干效果；在制磚過程中，嚴格控制層裂的現象出現，保證原磚的體積密度達標；對于砌鑄泥漿的生產配方，也增加了高純度的原料比例；在魚雷罐磚抗氧化方面，各個廠家也作出了相應的調整；在魚雷罐砌筑施工現場，加強質量跟蹤檢查，嚴格控制砌筑磚縫，遠遠低于規程所規定的標準。在日常使用過程中，對不同使用周期結合熱檢和冷檢，綜合分析及時調整魚雷罐的使用狀況。經過近2年的試驗和使用，終于使魚雷罐的使用壽命穩定在700~800次水平。

2．魚雷罐渣線磚對比試驗

根據2004年以后首鋼公司煉鐵廠使用的魚雷罐停罐大修的主要原因是由于渣線磚蝕損嚴重的情況，對4個供貨廠家試驗攻關前的渣線磚和試驗后的渣線磚進行各種理化性能檢驗和對比分析，以便查找技術原因，求得試驗后各個供貨廠家渣線磚的質量提高的原因。

2．1化學成分

對渣線磚化學成分進行試驗改進，改進試驗前后渣線磚的化學成分分析結果見表2。(注：改進試驗前各個廠家序號為1～4，改進試驗后為A～D，下同)。

根據引起壽命下降的主要部位一渣線磚，進行綜合分析后，并取自各供貨廠家的試驗前渣線部位原磚進行各項理化指標的檢測，同時將試驗研究以后生產的新型渣線磚一同對比進行分析檢驗，并取自煉鐵廠的爐前渣進行抗渣試驗，測得數據如下：

4個供貨廠家試樣的基本物理性能測試結果分析如表4所示。因1000℃和1500℃是魚雷罐磚使用的關鍵溫度，因此在耐壓強度、抗折強度和線變化率方面都做了測試。

2．3抗渣試驗

渣線磚抗渣性試驗采用坩堝靜態法，試樣尺寸為80 mm×80mm×75 mm、中心鉆有Φ42mm、高40 mm的孔，孔內填有80 g高爐渣。將80 g渣樣放入坩堝樣品內，在高溫爐內分別加熱至1500℃，保溫3h，待試樣冷卻至室溫后從中心剖開，測量侵蝕后的孔徑，侵蝕前后渣孔直徑差即為侵蝕深度。渣線磚抗渣性試驗數據采集部位的剖面圖如表5和圖3所示(所有試樣渣侵蝕試驗后的剖面形狀基本相似)。

2．4抗熱震性

4個供貨廠家的試驗前魚雷罐磚熱震穩定性除D只有7次外，其他都大于10次，但熱震穩定性在10次以上的試樣外觀也不完全一樣，其中有3個樣品出現疏松、顆粒掉落現象，耐熱震穩定性效果也不好。而試驗后各個廠家的熱震穩定性試驗磚同樣也是10次，但外觀有了明顯的改變，樣品自然干燥后表面致密，沒有發現樣品疏松和掉粒的現象(見圖4)。

3．分析討論

魚雷罐渣線磚在改進試驗前的使用是引起魚雷罐整體壽命下降的主要原因，因此，選擇渣線磚作為改進試驗是提高魚雷罐整體壽命的一個重要措施。改進試驗后的魚雷罐磚重視了首鋼煉鐵廠高爐冶煉條件的變化，所以產品性能，特別是抗渣性、抗氧化性、抗沖刷性、抗侵蝕性和中溫強度有了顯著改善。能夠適應首鋼股份公司煉鐵廠的生產條件需要。

3．1試驗前后魚雷罐渣線磚的化學組成

從試驗前后魚雷罐渣線磚化學成分分析結果(見表2)對比可知，化學成分的進廠標準只有3個，從各廠的試驗前化學分析三大指標來看，SiC：其中只有一家的含量略低于標準值，其余符合我公司的要求，試驗后的SiC平均含量要高于試驗以前用磚；Al₂O₃試驗后的三氧化二鋁含量也高于試驗以前用磚；C：碳含量均比以前高；沒有進廠標準的化學成分中二氧化硅比以前有大幅度降低，其他變化不大。改進試驗后各個供貨廠家的SiC、Al₂O₃、C含量三大指標均有較大提高，其中SiC含量提高幅度最大，說明其主材料使用了一定數量Al₂O₃和SiC以及C含量高的材料；而化學成分中二氧化硅比以前有大幅度降低，說明

其使用的主材料應屬于或者接近剛玉質，這對磚的高溫性能有利；碳含量比過去有增加，這對磚的抗熱震性和抗渣性有利；在Fe₂O₃前后變化不大的情況下，CaO含量的降低和TiO₂含量的增加，說明其配料中各個供貨廠家不同程度的使用了抗氧化的添加劑。

從如上各化學成分的前后變化所引起的魚雷罐渣線磚質量提高的事實來看，這種改變的思路正確，對提高魚雷罐整體壽命有了良好的保證。

3．2抗渣性和抗熱震性

從改進試驗前后魚雷罐渣線磚不同抗渣侵蝕深度的結果(見表5)來看，改進試驗后的魚雷罐渣線磚抗侵蝕能力遠遠高于試驗前的渣線磚，4個供貨廠家中有3個廠家的抗渣侵蝕能力有了質的提高，這說明各個廠家試驗所使用材料純度相對高的磚，其抗侵蝕性相對好。目前抗熱震性和抗渣性最優的磚仍然是含碳材料的磚，從各廠魚雷罐渣線磚試驗前后碳含量增加的變化可以看出，試驗后的渣線磚保證了熱震穩定，這從實際應用情況也可以證實，改進試驗后的魚雷罐在使用初期和中期，發生層裂和大面積剝落的現象遠遠小于試驗以前的狀況。

3．3物理性能

從改進試驗前后魚雷罐渣線磚不同的基本物理性能(見表4)看，改進前的魚雷罐渣線磚極個別指標達不到進廠標準，但改進后的各項理化指標都有較大的變化，4個廠試驗磚常溫理化指標中體積密度有了較大的升幅，氣孔率有了明顯的下降；耐壓強度中常溫強度平均升幅較大，1000~C~1500℃的燒后耐壓強度都有明顯的提高：抗折強度中各項指標都有了明顯的改善，特別是高溫抗折強度提高最大；線變化率的指標變化不大，屬于正常范圍。綜上所述，從各項魚雷罐渣線磚的數據指標的變化來看，都有了明顯的改善，這在魚雷罐使用過程中保證磚體的抗沖刷性、抗侵蝕性，對于提高魚雷罐的整體使用壽命有良好的保證作用。

4．結論與展望

(1)魚雷罐在長期使用過程中，影響魚雷罐整體壽命不僅僅是磚本身質量問題，其中：烘烤期間的氧化剝落、使用過程中侵蝕不均勻、磚與磚之間的砌筑泥漿質量問題、魚雷罐罐口過鐵處的沖刷以及魚雷罐內襯的不合理砌筑結構等等都是影響整體壽命的主要因素，因此，我們認為如上工作是應該及時開展研究和改進，以便對魚雷罐的整體壽命有明顯的提高。

(2)為適應首鋼北京地區煉鐵生產條件的變化，各個供貨廠家應隨時了解首鋼股份公司煉鐵廠生產冶煉條件的變化情況，以保證生產適應的魚雷罐磚。

感謝首鋼生產部、首鋼物資供應公司、首鋼第二耐火廠等單位有關人員對試驗過程給予的幫助和指導。