夏杰生
4月16日~5月3日，山西建邦集團(tuán)旗下的通才工貿(mào)有限公司（以下簡(jiǎn)稱建邦通才）煉鐵廠容積為1860立方米的3號(hào)高爐停爐中修，在更換風(fēng)口帶以上的冷卻壁和鋼殼時(shí)發(fā)現(xiàn)，其爐缸出鐵口以上部位的碳復(fù)合磚陶瓷杯結(jié)構(gòu)在使用了7年之后，依然完好無(wú)損。
4月30日，建邦集團(tuán)副總經(jīng)理兼總工程師武會(huì)卿在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)觀者評(píng)價(jià)說(shuō)：此高爐爐缸（陶瓷杯壁）的完好程度超出了人們的想象，據(jù)此狀況估算，該爐底爐缸結(jié)構(gòu)還可以再使用10年以上。
對(duì)碳復(fù)合磚的研發(fā)過(guò)程十分熟悉的全國(guó)知名煉鐵專家、北京科技大學(xué)原校長(zhǎng)楊天鈞教授得知后評(píng)價(jià)說(shuō)：“碳復(fù)合磚的研發(fā)和應(yīng)用是具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)和技術(shù)集成，是高爐爐缸和爐底用耐火材料的重大革新，有力地推動(dòng)了高爐安全長(zhǎng)壽技術(shù)的跨越式發(fā)展?！?/p>
國(guó)家發(fā)明專利助煉鐵界圓夢(mèng)
該高爐爐缸爐底采用的是由河南省鞏義市第五耐火材料有限公司（以下簡(jiǎn)稱五耐）聯(lián)合河南科技大學(xué)、北京科技大學(xué)創(chuàng)新研發(fā)的，并榮獲多項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利和冶金科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)的科技成果，其中就包括一項(xiàng)由趙永安、校松波、張燦星、張曉雷、張亞鋒研發(fā)的“碳復(fù)合磚及其生產(chǎn)方法”成果，兩項(xiàng)由趙永安、武會(huì)卿、張曉雷、李明歡研發(fā)的“安全長(zhǎng)壽高爐爐底爐缸結(jié)構(gòu)一、二”成果。
該高爐爐缸爐底結(jié)構(gòu)創(chuàng)造出如此長(zhǎng)的使用壽命不是偶然的。據(jù)五耐主管技術(shù)的副總經(jīng)理趙永安介紹，五耐碳復(fù)合磚是普通碳磚加陶瓷杯的復(fù)合材料，建邦通才煉鐵廠3號(hào)高爐爐缸采用了碳復(fù)合磚加一層陶瓷杯的雙重砌筑結(jié)構(gòu)，沒(méi)有用碳磚，這是供需雙方的創(chuàng)新之舉。在此前，該廠2號(hào)高爐爐缸爐底僅僅采用了五耐單一碳復(fù)合磚結(jié)構(gòu)，至今已生產(chǎn)了12年，仍在滿負(fù)荷生產(chǎn)，單位爐容產(chǎn)鐵量已近1.5萬(wàn)噸/立方米，從未進(jìn)行過(guò)大修，也未護(hù)爐。而該廠3號(hào)高爐爐缸爐底采用碳復(fù)合磚加陶瓷杯的雙重結(jié)構(gòu)，其使用壽命比2號(hào)高爐還要長(zhǎng)。
圖為4月30日供需雙方的技術(shù)人員在對(duì)因更換高爐冷卻壁和鋼殼而停爐中修的建邦通才3號(hào)1860m3高爐完好如初的碳復(fù)合磚+陶瓷杯爐缸、爐底結(jié)構(gòu)進(jìn)行勘測(cè)。（武會(huì)卿 攝）
在煉鐵生產(chǎn)中，高溫冶煉條件和熔融流動(dòng)的鐵水極易對(duì)爐缸磚襯造成損傷，幾乎每年都有爐缸燒穿的嚴(yán)重事故發(fā)生。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近幾年國(guó)內(nèi)就有50多座大型高爐爐缸爐底發(fā)生了燒穿事故。一座3000立方米級(jí)高爐爐缸被燒穿，直接損失約5000萬(wàn)元，還可能造成人員傷亡，而且不少事故發(fā)生在爐役的初期，有的甚至開(kāi)爐不到一年。事故的不可預(yù)知性成為生產(chǎn)中重大的安全隱患。因此，提高爐缸爐底磚襯的抗損傷能力，是確保爐缸爐底長(zhǎng)壽和安全生產(chǎn)的技術(shù)關(guān)鍵。可以說(shuō)，在高爐經(jīng)受高溫、腐蝕、沖刷、磨損、破損的條件下，如何提高爐缸爐底磚襯的抗損能力實(shí)現(xiàn)高爐長(zhǎng)壽是煉鐵工作者長(zhǎng)久以來(lái)一直夢(mèng)寐以求的期盼。如今，這份期盼被以五耐為首的耐材科技工作者用他們的發(fā)明專利實(shí)現(xiàn)了。
國(guó)內(nèi)煉鐵界和耐材界的多位權(quán)威專家認(rèn)為，五耐研發(fā)的“復(fù)合型碳復(fù)合磚+陶瓷杯型爐缸”結(jié)構(gòu)具有重大意義。它既可保證整體砌筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，又可有效克服傳統(tǒng)的“陶瓷杯+常規(guī)碳磚”結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差、陶瓷杯壽命短兩大缺陷，是具有普及技術(shù)優(yōu)勢(shì)的新一代爐缸爐底結(jié)構(gòu)磚。
專利技術(shù)打造陶瓷杯合格“保鏢”
武會(huì)卿認(rèn)為，確保高爐長(zhǎng)壽是一個(gè)系統(tǒng)工程，就像人一樣，長(zhǎng)壽一靠遺傳因素，二靠后天保養(yǎng)。建邦通才的高爐長(zhǎng)壽既靠操作管理，又與爐缸用磚和砌筑技術(shù)等因素有關(guān)。以往，普通陶瓷杯的使用壽命僅為1~3年，人們認(rèn)為沒(méi)有辦法讓砌筑在爐缸壁的陶瓷杯和普通碳磚長(zhǎng)期存在，侵蝕是早晚的事。這是因?yàn)槿藗円恢闭也坏教沾杀暮细瘛氨ｇS”——“渣墻鐵壁”。而建邦通才煉鐵廠3號(hào)高爐采用的雙重緊密結(jié)合結(jié)構(gòu)的實(shí)踐充分證明，在五耐碳復(fù)合磚獨(dú)具特色的傳熱梯度下，可在陶瓷杯前面形成“渣墻鐵壁”，且長(zhǎng)期存在。這種“渣墻鐵壁”的實(shí)質(zhì)就是在高溫鐵水與磚襯間形成一個(gè)半熔融的“渣鐵殼”，將高溫的鐵水和耐材隔離開(kāi)來(lái)，改變了整個(gè)爐襯的物理結(jié)構(gòu)。這種理念和現(xiàn)實(shí)顛覆了以前人們認(rèn)為在爐缸不能形成“渣鐵殼”的思想，是煉鐵和耐材界的一大創(chuàng)新。
“該3號(hào)高爐爐缸爐底結(jié)構(gòu)狀態(tài)仍像一個(gè)還很年輕的小伙子。”武會(huì)卿形象地評(píng)價(jià)道。這樣的結(jié)構(gòu)狀態(tài)為用戶節(jié)省了巨額的維護(hù)費(fèi)用，如果算上高爐因爐缸燒穿而造成的大修、停產(chǎn)，加上鐵產(chǎn)量損失和護(hù)爐費(fèi)用，就可達(dá)到近億元。另外，從國(guó)外進(jìn)口的同類碳磚每噸價(jià)格需3萬(wàn)~4萬(wàn)元人民幣，而五耐碳復(fù)合磚每噸價(jià)格才1萬(wàn)多元。目前，全國(guó)已有105座高爐采用了五耐碳復(fù)合磚，不僅均取得了安全長(zhǎng)壽的使用效果，而且為煉鐵廠節(jié)約成本、降低消耗和維護(hù)費(fèi)用立下了汗馬功勞。事實(shí)證明，該產(chǎn)品不僅性能優(yōu)于國(guó)外進(jìn)口同類產(chǎn)品，而且完全可以替代進(jìn)口產(chǎn)品，更可以在全國(guó)大高爐上廣泛采用。
金杯銀杯不如用戶口碑
據(jù)五耐總經(jīng)理張佳磊和趙永安介紹，碳復(fù)合磚是根據(jù)爐缸的工況條件綜合考慮了各種原料的搭配制成，既保留了碳磚和陶瓷杯各自的優(yōu)點(diǎn)，又克服了它們的不足，重點(diǎn)解決了碳磚的抗水蒸氣氧化性、抗鋅侵蝕性和抗鐵熔蝕性差的三大難題。在冷卻設(shè)備漏水和鋅負(fù)荷高的情況下，碳復(fù)合磚能夠保證磚襯結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，而在冷卻強(qiáng)度不夠、鐵水直接接觸磚襯時(shí)，其優(yōu)異的抗鐵熔蝕性又能抗得住鐵水的熔蝕，為冷卻強(qiáng)度的恢復(fù)再次形成保護(hù)層贏得時(shí)間，從而確保爐缸有較長(zhǎng)的使用壽命。而傳統(tǒng)的碳磚和陶瓷杯只是從各自單一的方面去考慮，無(wú)法徹底解決問(wèn)題。
除3號(hào)高爐外，建邦集團(tuán)的其余3座高爐也都采用了五耐單一碳復(fù)合磚砌筑，根據(jù)各座高爐的使用現(xiàn)狀估計(jì)，都能再使用10年以上不用大修。建邦通才為五耐出具的用戶質(zhì)量報(bào)告指出，采用五耐碳復(fù)合磚結(jié)構(gòu)可產(chǎn)生下列4個(gè)方面的效益：一是比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)爐缸有一定的擴(kuò)容（爐缸磚襯可以薄一些），爐容可擴(kuò)大15%左右；二是永久性陶瓷杯爐缸的誕生，可延長(zhǎng)高爐使用壽命2倍以上，比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)減少維護(hù)和投資費(fèi)用3000萬(wàn)元以上；三是實(shí)際單位容積產(chǎn)鐵可提高2倍以上；四是鐵口炮泥用量比常規(guī)減少15%~20%（鐵口內(nèi)爐墻侵蝕少，泥包小）。建邦人建議，一旦其目前最長(zhǎng)爐齡的2號(hào)高爐（2007年投產(chǎn)，全世界第一座碳復(fù)合磚高爐）因明后年產(chǎn)能置換被迫停爐，希望五耐人能將爐缸的碳復(fù)合磚拉回廠里，建一個(gè)長(zhǎng)壽爐缸磚博物館，讓更多的煉鐵人與耐材人士更深入詳細(xì)了解碳復(fù)合磚，從而使其在我國(guó)煉鐵高爐上得到更廣泛推廣。
