高炉布料熘槽失效的主要因素有:①料流高落差的冲击损坏;②物料对衬板的滑移磨损;③外壳的烧损与汽蚀;④由于热应力导致的焊缝开裂、螺栓剪断、基体撕裂等。

目前国内的高炉布料熘槽大多寿命较短, 通常为半年至12个月, 属于易损件。用户在订货时一般要求正常炉况下能使用12 个月以上, 而事实上达不到这一预期的为绝大多数。天津炼铁厂冶金集团炼铁厂2800立高炉布料(WC合金浸润焊)熘槽仅使用3个月就出现穿孔, 唐山钢铁公司3200立高炉布料(镶嵌硬质合金)熘槽3个月即损坏不能正常使用。

防止布料熘槽失效, 保证布料熘槽可靠性和长寿命主要从两个方面着手考虑:一个是内部结构, 另一个是选材。

1　结构选型

从结构上看, 布料熘槽主要有两种结构形式:一种为积窝(料磨料)式, 一种为光面式。

1)积窝式布料熘槽主要由积窝板、耐磨合金块、基体板、隔热材料和外壳板组成。它的基本原理是在布料熘槽内部上部落料点位置布置一定数量、高度和角度的格子板, 使其形成一个能储存一定炉料的小空腔。当第一次落料后, 在空腔内会储存一定数量的松散炉料形成积窝, 避免了后续炉料对布料熘槽内部壳体的直接冲击。积窝板的表面堆焊有耐磨合金, 在积窝板的底部及布料熘槽的下部镶嵌有耐磨合金块。

(1)积窝型布料熘槽的优点:①从结构上弥补了硬质合金高硬度韧性差的缺陷, 使得布料熘槽的使用寿命大大延长;②积窝避免了料流对熘槽耐磨部分的直接冲击, 极大减少了二次冲击的危害, 料流可控性好;③对于并罐式无料钟炉顶来讲, 积窝型布料熘槽的缓冲减速作用, 极大削弱了由于料流不对中而形成的椭圆布料现象。

(2)积窝型布料熘槽的缺点:①结构设计难度大, 制作工艺复杂;②体积较大, 重量较重。根据测算, 这种类型的布料熘槽的使用寿命(以2500立高炉特征参数为参照)可以达到36个月以上。这已经在实践中得到了验证。秦冶重工有限公司曾于2006年3月和2007年9月份为天津钢铁公司2200立高炉和3200立高炉分别制作3.5m和4.25m积窝型熘槽, 使用效果非常好。其中2200立高炉用3.5m熘槽至今已经累计使用超过30个月(中间用户曾换过一次积窝板);由本文作者设计的3200立高炉用4.25m熘槽从2007年12月使用至今。

2)光面布料熘槽根据耐磨部分的结构又可分为堆焊式和装配式。

装配式布料熘槽由铸造基体和可以拆卸的分段装配式衬板、压板和紧固件组成。正常情况下, 基体可以长期使用, 只需更换衬板即可。各个衬板根据磨损的程度的不同还可以进行位置互换, 延长使用时间。

堆焊式结构的布料熘槽为铸造基体表面堆焊耐磨材料而成。根据磨损程度可以进行堆焊修补。不论是积窝型结构还是光面结构, 布料熘槽出口必须有足够的平滑长度, 保证炉料顺着熘槽圆柱母线流出而不是紊乱运动。

2　材料的选取

1)布料熘槽的选材主要考虑两部分, 一是基体, 二是耐磨部分。基体材料的选择从目前来看, 基本上不存在较大问题, 通常选用耐热钢即可, 不论是铸态还是板材成型的, 均能满足强度及刚度及防止高温下热变形的需要。基体的烧穿和汽蚀可以通过在基体外部加耐火纤维或者耐火衬防护来实现。目前主要存在的问题是耐磨材料的选用。

2)布料熘槽的长寿命要求使用的耐磨材料要具备良好的耐磨性和耐冲击韧性。这是一对矛盾的要求。目前对于耐磨性指标的衡量普遍采用硬度来体现, 而对于现在已知的材料来讲,硬度越高意味着韧性越差。因此单纯靠材料来解决布料熘槽的耐磨问题是不现实的。目前被用在布料熘槽耐磨部分的材料主要是硬质合金, 主要有铸态型(包括堆焊型)和烧结型。铸态型硬质合金的强度和硬度较烧结型要低很多。

本文《布料熘槽失效原因分析及解决措施》详细介绍了布料熘槽失效的主要因素及防止失效的解决措施。更多有关布料熘槽堆焊，高炉布料熘槽等问题可咨询湖南沃盾新材料有限公司。