对奥斯麦特炉炉衬的改进与研究

代杰DAI Jie

（金昌冶炼厂，铜陵 244010）

（Jinchang Smelting Factory，Tongling 244010，China）

1 概述

金昌冶炼厂澳斯麦特炉（以下简称奥炉）为筒球型竖炉，钢板外套、内衬铜水套为耐火材料。耐火材料结构由下向上分为炉底、熔池区域（也称下部炉体）和上部炉体等结构（上、下部炉体的分界线为4.2m）。澳炉结构简图如图1所示。

澳炉的内衬设计是让高温熔体粘在炉壁砖衬上，即用挂渣的方法对炉衬进行保护。在炉衬壁上留下一层固熔体，这就要求炉壁从炉内吸收的热量及时向炉壳传递出去，使炉衬表面温度低于熔体温度。于是，澳斯麦特炉采用了高导热的耐火材料砌筑，并在耐火砖与外壳钢板之间形成一定厚度的高导热性石墨层。

2 澳炉设计炉衬构造

2.1 炉底部分 炉底板上砌筑的三层低气孔粘土砖，在反拱初型上面所用的特种镁铬质捣打料捣打成反拱型。拱角四周围所用的电熔结合铬镁砖砌筑成圆型。炉底中心砌体高度为1175mm。

2.2 熔池区域 拱脚以上熔池区域的耐火材料为单层结构，设计厚度为265mm 的耐火材料。此部分耐火材料外侧有一层厚度为15mm 的高导热性碳质捣打料。其中，碳质捣打料的外侧为铜水套，铜水套厚度为100mm，共有3层铜水套，每层铜水套的高度为1333mm，总高度为4200mm。

2.3 上部炉体 该部位采用两层耐火材料结构，内层为厚度345mm 的耐火砖，与炉壳之间为115mm 厚的电熔再结合铬镁砖。此部分炉身设有三层砖托结构，砖托上均安装有铜水套式冷却块。

3 炉衬存在的问题及解决措施

炉衬存在的问题及解决措施，如表1 所示。

4 改进措施

澳炉运行至今已经历多次停产检修。通过一系列的工艺技术论证、改造，至第九炉期澳炉炉衬状况才趋于稳定。

4.1 下部炉体材质的选型 实践证明：选用低气孔率、热震稳定好、耐压强度大且抗磨性能优的铬铝尖晶质耐火材料替代镁铬质耐火材料效果更好。镁铬质与铬铝质耐火材料的性能见表2。

表2

4.2 上部炉体材质的选型 上部炉身的耐火材料的选择要考虑三个基本原则：一是要具有良好的防水性能；二是具有良好热震稳定性；三是具有良好的抗渣性。由于奥炉顶罩是余热锅炉的一部分结构，锅炉在运行一段时间后就会出现漏水事故，并造成耐火砖“粉化”而脱落。

4.3 耐火砖厚度的选定

①一方面，使熔体到铜水套的温度梯度变缓，提高此部位耐火材料的整体寿命；另一方面，使铜水套工作面温度下降，有利于降低能耗。②将上部炉体厚度由原设计的265mm 增加到430mm。

4.4 第二层砖托冷却块的拆除 历次检修中观察到，整个炉内的耐火材料都受到侵蚀，主要在第三层铜水套所在的区域（3.5-5.7m），炉体西北角尤为严重（此部位有一层高度150mm 的砖托冷却块）。

表1

因为相对其它位置而言，由于有铜水套与砖托水套的存在，在澳炉提枪、下枪的作业过程中，此部位耐火材料的温度梯度比较大，耐火材料比较容易剥落、侵蚀。砖托冷却块上部砖体依附其支撑，一旦砖托冷却块周边耐火材料侵蚀，上部砖体容易坍塌，澳炉堰口时常有大块砖流出。2008年9月利用停炉，对澳炉第二层砖拖冷却块进行了拆除，从后几个炉期来看，达到了设想效果。

4.5 砖托水套保护砖的改进 砖托水套保护砖设计之初采用“上下砌筑耐火砖，中间用耐火砖填充的方式”。在冶炼过程中，由于熔体冲刷及渗透，中间填充的耐火材料很容易被洗刷、侵蚀，将砖托水套暴露在炉膛，使砖托水套温度升高，引起DCS 系统报警、被迫提枪，影响澳炉作业率。

通过反复研究与论证，对砖托水套保护砖进行改良，采用“7”定型砖将砖托水套包裹的保护方式，改良后的定型砖起到了很好的作用。

5 改进后的炉衬配置

5.1 4.2m 以下结构（基准面为炉底水平面），由外及里：

钢壳（2.3m 以下厚度为40mm，2.3m 以上厚度为25mm）；

捣打料（2.3m 以下厚度为70mm，2.3-4.2m 以上厚度为85mm）；

铜水套（厚度为100mm，高度1.35m）；

SA 尖晶石耐火砖（厚度为345mm）。

5.2 4.2-7.56m 以上结构（基准面为炉底水平面），由外及里：钢壳（厚度为25mm）；电熔砖（厚度为115mm）；SA尖晶石耐火砖（厚度为430mm）。

5.3 改进后的SA 尖晶石砖性能指标

SA-1#A-A 砖指标：密度≥3.56g/cm3；耐压强度≥110Mpa；显气孔率≤12%；

热震稳定性（1100 度水冷）≥2 次；莫氏硬度≥9 级。

SA-2#A-A 砖指标：密度≥3.55g/cm3；耐压强度≥100Mpa；显气孔率≤12%；

热震稳定性（1100 度水冷）≥2 次；莫氏硬度≥9 级。

SA-TP-B 砖指标：密度≥3.49g/cm3；耐压强度≥100Mpa；显气孔率≤14%；

热震稳定性（1100 度水冷）≥4 次；莫氏硬度≥9 级。

6 结论

通过不断的摸索与技术改进，通过职工操作标准的强化，通过加强管理，目前炉衬寿命稳定在12 个月左右，超过设计水平。其实，最好的耐火材料就是炉渣。如果可以成功实现铜水套挂渣替代耐火砖，不仅可以延长炉寿命、节约生产成本，同时也将是澳炉冶炼的飞跃。

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