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高爐布料熘槽失效的主要因素有:①料流高落差的沖擊損壞;②物料對襯板的滑移磨損;③外殼的燒損與汽蝕;④由于熱應力導致的焊縫開裂、螺栓剪斷、基體撕裂等。

目前國內的高爐布料熘槽大多壽命較短, 通常為半年至12個月, 屬于易損件。用戶在訂貨時一般要求正常爐況下能使用12 個月以上, 而事實上達不到這一預期的為絕大多數。天津煉鐵廠冶金集團煉鐵廠2800立高爐布料(WC合金浸潤焊)熘槽僅使用3個月就出現穿孔, 唐山鋼鐵公司3200立高爐布料(鑲嵌硬質合金)熘槽3個月即損壞不能正常使用。

防止布料熘槽失效, 保證布料熘槽可靠性和長壽命主要從兩個方面著手考慮:一個是內部結構, 另一個是選材。

1　結構選型

從結構上看, 布料熘槽主要有兩種結構形式:一種為積窩(料磨料)式, 一種為光面式。

1)積窩式布料熘槽主要由積窩板、耐磨合金塊、基體板、隔熱材料和外殼板組成。它的基本原理是在布料熘槽內部上部落料點位置布置一定數量、高度和角度的格子板, 使其形成一個能儲存一定爐料的小空腔。當第一次落料后, 在空腔內會儲存一定數量的松散爐料形成積窩, 避免了后續爐料對布料熘槽內部殼體的直接沖擊。積窩板的表面堆焊有耐磨合金, 在積窩板的底部及布料熘槽的下部鑲嵌有耐磨合金塊。

(1)積窩型布料熘槽的優點:①從結構上彌補了硬質合金高硬度韌性差的缺陷, 使得布料熘槽的使用壽命大大延長;②積窩避免了料流對熘槽耐磨部分的直接沖擊, 極大減少了二次沖擊的危害, 料流可控性好;③對于并罐式無料鐘爐頂來講, 積窩型布料熘槽的緩沖減速作用, 極大削弱了由于料流不對中而形成的橢圓布料現象。

(2)積窩型布料熘槽的缺點:①結構設計難度大, 制作工藝復雜;②體積較大, 重量較重。根據測算, 這種類型的布料熘槽的使用壽命(以2500立高爐特征參數為參照)可以達到36個月以上。這已經在實踐中得到了驗證。秦冶重工有限公司曾于2006年3月和2007年9月份為天津鋼鐵公司2200立高爐和3200立高爐分別制作3.5m和4.25m積窩型熘槽, 使用效果非常好。其中2200立高爐用3.5m熘槽至今已經累計使用超過30個月(中間用戶曾換過一次積窩板);由本文作者設計的3200立高爐用4.25m熘槽從2007年12月使用至今。

2)光面布料熘槽根據耐磨部分的結構又可分為堆焊式和裝配式。

裝配式布料熘槽由鑄造基體和可以拆卸的分段裝配式襯板、壓板和緊固件組成。正常情況下, 基體可以長期使用, 只需更換襯板即可。各個襯板根據磨損的程度的不同還可以進行位置互換, 延長使用時間。

堆焊式結構的布料熘槽為鑄造基體表面堆焊耐磨材料而成。根據磨損程度可以進行堆焊修補。不論是積窩型結構還是光面結構, 布料熘槽出口必須有足夠的平滑長度, 保證爐料順著熘槽圓柱母線流出而不是紊亂運動。

2　材料的選取

1)布料熘槽的選材主要考慮兩部分, 一是基體, 二是耐磨部分。基體材料的選擇從目前來看, 基本上不存在較大問題, 通常選用耐熱鋼即可, 不論是鑄態還是板材成型的, 均能滿足強度及剛度及防止高溫下熱變形的需要。基體的燒穿和汽蝕可以通過在基體外部加耐火纖維或者耐火襯防護來實現。目前主要存在的問題是耐磨材料的選用。

2)布料熘槽的長壽命要求使用的耐磨材料要具備良好的耐磨性和耐沖擊韌性。這是一對矛盾的要求。目前對于耐磨性指標的衡量普遍采用硬度來體現, 而對于現在已知的材料來講,硬度越高意味著韌性越差。因此單純靠材料來解決布料熘槽的耐磨問題是不現實的。目前被用在布料熘槽耐磨部分的材料主要是硬質合金, 主要有鑄態型(包括堆焊型)和燒結型。鑄態型硬質合金的強度和硬度較燒結型要低很多。

本文《布料熘槽失效原因分析及解決措施》詳細介紹了布料熘槽失效的主要因素及防止失效的解決措施。更多有關布料熘槽堆焊，高爐布料熘槽等問題可咨詢湖南沃盾新材料有限公司。