阳极炉氧化还原风口砖结构改进的生产实践

王显超，汪文斌，汪 凯

（金冠铜业分公司，安徽 铜陵 244000）

金冠铜业精炼车间共有两台倾转式阳极炉，每台阳极炉共有四个氧化还原风口，左右各两个布置在炉口两侧，氧化还原过程中分别使用左右各一个风口，另外两个风口处于备用状态。氧化还原风口砖是由两块T型砖拼接而成，在使用过程中经常出现下半个T型砖断裂导致风口砖寿命短暂。阳极炉风口砖使用寿命平均为45天。风口砖损耗快，会出现风口跑铜现象，严重影响工艺的正常生产安全；频繁更换风口砖一方面对炉体砖衬有一定损伤进而影响炉体安全，另一方面增加了生产成本。由于更换风口砖需要时间长，工人劳动强度大，操作环境恶劣，职业健康不利，更换风口砖施工条件限制，无法进行炉体倾转作业，导致单炉操作时间延长，进而影响工序间的衔接，造成吹炼投料量下降。

通过实践摸索，车间对风口砖结构进行优化改进，并跟踪其使用效果，在相同使用条件下，风口砖使用寿命得到了明显的提高，由老式风口砖使用寿命45天，提高到新型风口砖使用寿命110天。

1 原有风口砖结构及损耗原因分析

1.1 原有风口砖结构

阳极炉氧化还原风口砖原有结构图，见图1。

图1 原有风口砖结构图

图2 风口砖在炉体砌筑位置图

1.2 风口砖损耗原因分析

如上图1、2所示，氧化还原风口砖由两块T型砖拼接而成，风管从两块砖中间风眼孔穿过，A面为接触铜水面即工作面，风口砖损耗部分如上图所示的三角区最先损耗。由于三角区是两块风口砖相结合砖缝与风管孔所形成的，体积较小，环节热应力能力较差。并且是位于炉内侧与铜水直接接触。热负荷较大，铜水冲刷严重。此三角区最先损耗脱落后形成凹陷使铜水加剧此区域的冲刷力度，加速整个风口砖的损耗；同时班组日常生产过程中，因风管堵塞会进行烧氧操作，会使红色区域被烧坏断裂；风口砖的损耗会出现阳极炉氧化还原风口跑铜现象，对炉体安全和设备安全都存在隐患。

2 风口砖结构优化方案

2.1 新型风口砖结构设计图

新型结构风口砖改进目的是增大下方砖红色区域的体积，增强两块风口砖的整体性，提高此部位缓解热应力的能力，即增大与铜水接触的砖区域面积，使红色区域整体的强度增大。新型风口砖结构图如图3。在对风口砖结构进行优化改进的同时对风口砖成分进行调整，增强风口砖耐冲刷性能。

2.2 新型风口砖使用情况跟踪

2018年5月14日精炼车间2#阳极炉2#风口更换为新型结构风口砖；经过升温后5月17日该风口砖正式使用，经过持续跟踪及评估9月5日因风口砖损耗不能继续使用，停止该风口，经过数据统计此新型结构风口砖一共使用110天。

图3 新型风口砖结构图

经过对比，相同条件下2#阳极炉3#风口砖为原有结构风口砖，同样是5月17日投入使用，6月30日因风口砖损耗不能继续使用，停止该风口，经过数据统计该风口砖其使用寿命仅为44天。

经过本次实验后，精炼车间阳极炉其他风口砖检修时均逐步更换为新型结构风口，跟踪其使用寿命均远远超出原有结构的风口砖。

新型结构风口砖使用过程中，由于风管的角度变平缓，使得操作工容易控制烧氧角度，减少了因烧氧而造成的风口砖的损坏。同时，由于原薄弱环节三角区的整体性加强，增强了缓解热应力的能力，克服了因热应力膨胀造成裂纹的情况。

3 总结

风口砖是阳极炉氧化还原操作过程中铜水冲刷的重点区域，风口砖的安全使用及使用寿命延长都能有效的减少炉体的安全隐患。

新型结构风口砖风眼附近的三角区面积加大从而使三角区砖的强度增大，减弱了砖被冲刷断裂的风险，风口砖的整体性提高增强了风口砖抵抗熔体冲刷的性能，有助于延长炉体砖的使用寿命，保障炉体安全。

新型结构风口砖使用寿命的延长减少了风口砖更换的频率，减少因检修风口砖对吹炼炉作业的影响；同时风口砖安全完好的使用很大程度上减少因更换风口砖堵塞、跑铜等情况而影响阳极炉操作的时间，保障了阳极炉正常作业周期，也减轻了阳极炉操作工烧氧等工作量。

后期，车间将继续使用新型结构的风口砖，跟踪风口砖对操作时间及放渣等作用有无长期的后续影响。