預熔鋅鍋內襯耐火材料損毀的原因分析及改進措施

寶鋼預熔鋅鍋投產三年后突然跳電引發故障，將預熔鍋耐火材料解體(見圖 1)，發現在距爐口 2 m 深處的爐墻(流口的右側)耐材發黑，且在感應線圈的下 1/3 處出現橫向裂紋，鋅液在感應加熱的作用下通過裂紋穿透耐火材料背部的云母層， 并滲入線圈漿料，將感應線圈表面的絕緣層破壞， 導致感應線圈漏電報警，系統跳電。

1 耐火材料失效原因分析 

1.1 試驗室分析數據 

1.1.1 殘樣分析 

將漏鋅部位的耐火材料(發黑)和正常部位的耐火材料(發黃)送研究所，進行化學和物理性能檢測分析，結果見表 1。根據化學成分分析結果判斷， 發黑的殘料中含有 6.39%的 ZnO， 說明該部位四周發黑的殘料已變質，除因微裂縫存在的滲漏外，還存在 ZnO 蒸汽的滲透。

1.1.2 新料燒結性能檢測 

根據材料生產廠提供的數據，開始燒結溫度550 ℃，最終燒結溫度840 ℃，經委托寶鋼研究所對新 料的上述兩 個燒結溫度 點進行了燒 結 性 能 實 驗(實驗爐規格：440 mm×200 mm×175 mm)。實驗結果是：550 ℃×3 h 燒后，樣品未燒結;840℃×3 h 燒后。

1.2 原預熔鋅鍋烘爐以及耐火材料燒結等情況 

1.2.1 實際烘爐曲線 

原烘爐時爐溫監控點在鋼模內部(共有 3 點)，熱電偶位置及實際烘爐曲線如圖 4、圖 5 所示。從圖中可以看出， 大部分測溫點溫度均在 550℃以下。 基建時爐溫監控點在鋼模內部，測溫點顯示的溫度為爐內氣體的溫度， 實際鋼模外耐材溫度將低于測點顯示的爐氣溫度。

1.2.2 耐火材料燒結情況分析 

原基建烘爐時測溫熱電偶放在鋼模具內， 熱電偶測的溫度是鋼模具內的爐氣溫度， 所以實際鋼模外耐材溫度將低于測點顯示的爐氣溫度。 因此，原烘爐時耐材表面基本沒有達到材料要求的 550 ℃的開始燒結溫度，耐火材料也就沒有進行有效的燒結，形成致密的燒結層。沒有 燒 結 的 料 比 較 疏 松， 更 容 易 造 成 鋅 液 的滲漏。 

1.2.3 材料的熱震穩定性 

材料的熱震穩定性不是十分理想， 造成烘爐結束后在冷卻至室溫進行脫模和裝鋅錠時， 產生微細裂紋，造成鋅液的滲漏。 

1.3 基建施工情況 

預熔鋅鍋施工工序是：鋪設兩層云母紙—爐底施工—鋼模具表面粘貼紙板—吊裝鋼模具—爐墻施工—流口施工—爐墻頂部施工。 

在對爐墻的施工中，因爐墻深度較深(達 2 438mm)，爐墻厚度又較窄(僅為 160 mm)，鋼模具又是一個整體，因此，在爐墻下部進行干振料的振動作業時，粉塵飛揚，無法看清振動頭(振搗機器和振動頭之間 連接桿長 度為 2 450 mm)的工作 情況，如圖 6所示。 導致預熔鍋下部干振料施工質量難于確保，可能存在沒有打結實的情況， 造成下部墻體局部比較疏松，材料更難于燒結。 

2 改進措施 

本次改進措施主要有以下三點： 

(1)保證耐火材料表面的開始燒結溫度。 將原測溫點放在鋼模內部改為放在鋼模與耐火材料之間，直接測量耐材表面溫度，以耐火材料表面溫度進行控制，溫度將更加準確。 改進后實際烘爐曲線見圖 7。可以看出，改進后耐材表面溫度基本可以達到 500～600 ℃。 

(2)熱態裝鋅，盡 可能避 免 鍋 內 溫 度 降 低 幅 度過大。燒結完成后直接進行脫模和裝鋅錠，避免冷卻至室溫造成的爐襯微細裂紋產生。 

(3)嚴格控制每層材料搗打的壓下量，確保整體搗打密實。 

3 結語 

經過上述三個措施改進后， 預熔鋅鍋內襯耐火材料的使用壽命從原來的不到三年延長至七年左右，使用壽命大大提高，效果顯著。