鱼雷罐是当前炼铁和炼钢工序之间进行铁水周转的主要运输载体之一，其具有容量大、温降低、保温时间长的特点，为远距离运送铁水和降低转炉的能耗创造了更有力的条件。随着钢铁企业日益增加的冶炼成本，废钢的消耗已经不仅仅局限于转炉炼钢工序，开始利用高温铁水来熔融废钢，提高钢铁冶炼流程中的废钢利用率，鱼雷罐加入废钢后对内衬耐材的侵蚀和熔损也随之加剧。本文对鱼雷罐引入添加废钢工艺后，内衬耐材熔损严重的原因进行分析和讨论。

使用概况

2018年2月27日25#鱼雷罐上线运行，皮重253.56t;2018年11月6日，罐龄500炉下线第一次冷检，下线皮重254.24t;11月14烘烤，11月18日上线使用。

2019年3月27日，使用804炉下线第二次冷检，下线皮重253t,冷检情况正常，罐内无积渣。但使用到808炉测温报警停用。

下线冷检，发现锥体部位局部出坑，出坑部位工作层砖熔损至永久层，边缘未熔损部位工作层砖残厚210mm(原砖287mm);出坑位置及面积：①非机箱位R侧锥体19~26环，每环5~10块，面积大约0.6m²;②机箱位R侧锥体20~26环，每环4~9块，面积大约0.5m²。但使用4炉后，锥体局部工作层砖熔损至永久层。

影响分析

使用荧光光谱仪(XRF)分析25#鱼雷罐使用过程中高炉铁渣以及耐材表面残留铁渣的化学成分;使用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)以及衍射仪等检测手段对鱼雷罐内凹陷部位残砖进行显微结构观察和物相分析。同时按照《耐火材料抗渣性试验方法》GB/T8931-2007对残留铁渣中铝碳化硅炭砖进行抗渣性试验。

2.1渣成分分析

(1)取25#鱼雷罐工作衬凹陷蚀部位残留铁渣，对铁渣成分进行化学分析，结果见表1。

表1残留铁渣成分/%

对比表1和表2中渣化学成分，发现鱼雷罐内渣出现MnO、ZrO₂、Cr₂O₃等氧化物，与高炉渣区别较大。判断这三种氧化物是由鱼雷罐外加废钢熔化后部分残留于工作衬砖表面渣层中。

2.2残砖剖析

2.2.1熔渣渗透分析

取凹陷部位残砖，利用扫描电子显微镜(SEM)观察残砖渣层、变质层和原砖层显微结构(如图1~图9所示),同时利用能谱仪(EDS)分析残留物相。

图1 凹陷部位残砖熔渣渗透的显微照片

由图1可知，在显微镜下可看到被侵蚀的工作衬砖有明显的层次感，自渣层向原砖方向，根据状态及成分的差异，可分为四个区域(1、2、3、4)。成分分析见表3。

表3 不同区域化学组成%

表3与表1、表2对比，发现MnO存在量随着熔渣对砖的侵蚀深度而逐渐减少，直至原砖层，MnO的渗透侵蚀伴随着整个熔渣的侵蚀过程。同时在区域1、2、3处的SiO₂含量均明显高于铁渣及高炉渣中的含量。判断是在高温下MnO与砖衬耐材中的SiC和C先后发生还原、氧化反应，产生SiO₂以及微量的气体。

由表3可知，区域1、2均存在近似等量的SiO₂、以看到区域1孔较多，而区域2孔相对较少。说明区域1顶渣层反应产物以钙长石为主，高温下呈CaO,但区域1中K₂O、Na₂O较区域2多。对比图2区域1、2微观下却呈现出两种截然不同的形貌，可玻璃相，黏度高，冷却后析晶程度较低，形成多孔结构;区域2近渣层反应产物以钙黄长石为主，熔点高，高温下粘度偏低，冷却析晶程度高，孔较少(见图3)。

图2 熔渣渗透区域(1、2)放大图

图3 熔渣渗透区域2放大图

图4 区域2受熔渣渗透骨料显微图片

2.2.2骨料侵蚀分析

利用扫描电镜在微观条件下，观察工作衬砖耐材受熔渣渗透后，熔渣对耐材组成骨料部分铝矾土的影响。

由图4可知，近渣层铝矾土骨料的侵蚀情况比较特别，基本分为多孔区域5、低孔区域6。从图5可以看到低孔区域5中，铝矾土组成主要以刚玉、莫来石、玻璃相为主。熔渣侵蚀表现为率先侵蚀玻璃相，形成液相后包裹刚玉及莫来石晶粒的形态。

图5 骨料多孔区域5放大图

图6 骨料低孔区域6放大图

从图6可以发现在低孔区域6中，矾土较为致密。原料原始孔结构对耐渣侵蚀性有直接影响。考虑到该铝矾土颗粒成分应较为均匀的前提，从区域5、区域6的化学成分结果(见表4)可以看出，渣对铝矾土骨料的侵蚀以CaO、MnO的渗透为主，铝矾土中的TiO₂则率先向渣中迁移。

表4 不同区域化学成分/%

2.2.3基质侵蚀分析

如图7和图8所示，过渡层区域，基质区域已与熔渣互为一体，似乎是基质成分向熔渣内的溶解过程。如图9所示，原砖层与过渡层界面很清晰，可知石墨的存在对阻止熔渣渗透有关键作用。当石墨氧化走掉后，形成孔，熔渣即开始并完成对基质、骨料的渗透。说明熔渣对砖体基质的侵蚀、溶解过程表现为从入侵孔开始，形成玻璃相，最后是包裹刚玉和莫来石晶粒。

图7 过渡层区域3

图8 方框区域放大图

图9 残砖过渡层与原砖层界面

结 语

(1)25#鱼雷罐罐内残留渣成分与高炉渣成分相差较大，尤其MnO含量较高。

(2)残砖扫描电镜分析结果表明，MnO、CaO等对铝碳化硅炭砖的骨料和基质熔损较大。

综上可知，25#鱼雷罐锥体出坑与此罐运转过程中，罐内局部渣铁成分发生巨大变化，其对铝碳化硅炭砖熔损较快，导致局部出坑。