從事高爐技術(shù)和操作的人員全國超過10w人（按照全國1000座高爐，單座高爐全部倒班人員100人計(jì)算，加上技術(shù)部門、高校、相關(guān)部門和組織等更多），但真正進(jìn)入高爐內(nèi)部、實(shí)際觀察高爐內(nèi)部形態(tài)的很少，更不要說生產(chǎn)中高爐爐料（驟冷）、爐役后期壁體損壞、爐缸侵蝕破壞的人，這樣的人更少了。

高爐料柱按照教科書的說法分為塊狀區(qū)、軟熔帶、滴落區(qū)、風(fēng)口回旋區(qū)和死鐵層。真實(shí)的各區(qū)分布與理論的描述可能存在較大的區(qū)別，如塊狀區(qū)的混合從上至下逐漸加大；軟熔帶的焦窗形態(tài)受焦炭質(zhì)量和礦石性能的影響，實(shí)際分布并不均勻；滴落區(qū)并不是像冰水的轉(zhuǎn)換，更像是液滴的逐漸長大；風(fēng)口回旋區(qū)不是空的，內(nèi)部很多細(xì)小的焦炭顆粒；死鐵層、死焦堆、渣鐵混合層并沒有肉眼可以清晰分辨的界限。

高爐不同部位的破壞形式不同，從爐喉鋼磚、爐體冷卻壁、爐缸碳磚、爐底沉積層等，破損的原因除了機(jī)械、高溫和化學(xué)方面的原因外，還存在著出鐵的影響、爐料撞擊的影響等多種形式。

本文匯總了國內(nèi)外多座高爐的料柱結(jié)構(gòu)和爐體損壞情況，一方面為煉鐵工作者提供真實(shí)的高爐內(nèi)部信息和形態(tài)，另一方面為提高科技工作者更好的解決現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)、操作問題提供必要的信息。

2.高爐實(shí)際料柱形態(tài)

2.1 塊狀區(qū)

塊狀區(qū)呈現(xiàn)出原料和焦炭混合的情況，料線越深，混合的程度越明顯。主要原因是爐料在下降的過程中，焦層和礦層除了向下運(yùn)動(dòng)之外，還存在著由于橫斷面變大而引起的徑向運(yùn)動(dòng)。從爐料自身的運(yùn)動(dòng)情況來看，還存在爐料由于侵蝕、破損等情況引起的塌陷、密實(shí)等情況。

塊狀區(qū)

2.2 軟熔帶

軟熔帶內(nèi)含鐵爐料逐漸軟化，焦炭粒度受軟熔帶內(nèi)爐料的摩擦，粒度變小，變得較為規(guī)則。此時(shí)，焦炭和礦石的混合更加充分。

軟熔帶

2.3 滴落區(qū)

滴落區(qū)內(nèi)含鐵爐料由于溫度的升高呈現(xiàn)出由固態(tài)和軟熔態(tài)向液態(tài)的轉(zhuǎn)變。低落的過程包含軟熔向液態(tài)的轉(zhuǎn)變、液滴的長大、滴落等階段。下圖是驟冷情況下滴落區(qū)的情形。

低落帶能夠的“冰凌”

2.3 風(fēng)口回旋區(qū)

風(fēng)口回旋區(qū)的大小影響因素有很多，除了受鼓風(fēng)參數(shù)影響外，還受爐料形態(tài)的影響。回旋區(qū)呈現(xiàn)向上的一個(gè)“布袋型”。回旋區(qū)內(nèi)焦炭以粒度細(xì)小的焦粉形態(tài)存在，越往外圍，焦炭粒度越大。

風(fēng)口回旋區(qū)

風(fēng)口回旋區(qū)模擬

2.4 渣鐵及死鐵層

渣鐵界面的分布并不明顯，呈現(xiàn)渣鐵混合逐漸分離的過渡區(qū)。因此，嚴(yán)格意義上的渣鐵界面只存在于微觀界面，宏觀上渣鐵混合于高爐爐缸某一區(qū)域。現(xiàn)場(chǎng)解剖可以發(fā)現(xiàn)，爐渣區(qū)域物料形態(tài)強(qiáng)度較小，渣鐵混合區(qū)和死鐵層的清理較為麻煩，主要是因?yàn)橛捕容^大和混合物較多，類似水泥結(jié)構(gòu)，有充當(dāng)骨架的焦炭、粘結(jié)的固態(tài)渣鐵等。

渣鐵層斷面

死鐵層

3.高爐壁體損壞情況

高爐不同部位的冷卻壁破損形式不同。冷卻壁的種類包括很多，按照形態(tài)可以分為凸臺(tái)冷卻壁、鑲磚冷卻壁、光面冷卻壁，按照材料可以分為銅冷卻壁、球墨鑄鐵冷卻壁、鑄鋼冷卻壁等。

冷卻壁破損

爐喉鋼磚在高爐爐役前期形態(tài)能夠基本保持良好，在爐役中后期受物料機(jī)械沖擊、高溫、堿金屬等影響，形態(tài)發(fā)生改變，出現(xiàn)變形、燒損和磨漏等情況。

爐役中后期鋼磚變形

高爐開爐后，爐身下部至爐腹冷卻壁前端耐火材料很快脫落，冷卻壁主要受渣鐵殼生成形成自保護(hù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。從這一點(diǎn)來說，高爐冷卻壁的破損易受邊緣氣流不穩(wěn)的影響。

爐身冷卻壁

爐身下部冷卻壁破損

爐腰爐腹冷卻壁及冷卻板（銅冷）

4.高爐解剖部分現(xiàn)象

高爐解剖常見現(xiàn)象如下：

（1）堿金屬和Zn的化合物

堿金屬（K、Na）和鋅的氧化物在不同的氧化狀態(tài)下呈現(xiàn)不同的顏色，如下圖，就是Na和Zn的氧化物固溶體。

風(fēng)口帶粘結(jié)物

（2）爐底沉積層

爐底沉積層及陶瓷墊

（3）壓漿料打入冷卻壁與爐殼中間后，形成具有保護(hù)性質(zhì)的一層耐火材料。

壓漿料

（4）爐缸區(qū)域碳磚環(huán)裂在徑向方向可以同時(shí)發(fā)生，如下圖。因此，常規(guī)情況下對(duì)于環(huán)裂的計(jì)算和推測(cè)主要是一個(gè)綜合的效果。多層環(huán)裂的發(fā)生極大降低了爐墻的強(qiáng)度，所以在冷卻壁熱面壓漿對(duì)于脆弱的爐墻來說有很大的風(fēng)險(xiǎn)。

爐缸區(qū)域環(huán)裂范圍

5 總結(jié)

高爐內(nèi)部的實(shí)際情況到底如何，仍存在很多的謎團(tuán)；高爐爐體安全長壽，除了受砌筑等條件的影響，自保護(hù)作用的充分發(fā)揮起著關(guān)鍵的作用。

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