基于FLUENT 软件的高炉炉缸“蒜头状”侵蚀模拟研究

傅源荻

（中冶京诚工程技术有限公司，北京 100176）

0 引言

炉底炉缸的安全稳定是决定高炉寿命的关键因素。陶瓷杯+炭砖的“保温型”结构在80年代后不断发展改进，目前是最成熟的高炉炉底炉缸耐材结构形式。该结构依靠陶瓷杯的隔热性，将1150 ℃凝铁线和870 ℃炭砖脆化线向炉内推移，在耐材热面形成渣铁层的同时，避免在炭砖中部形成脆化层，破坏炭砖结构[1]。但当陶瓷结构破坏后，炭砖会直接与铁水接触。若冶炼强度加大，铁水环流增强或炉况异常导致炭砖热面的凝铁层发生脱落，局部热流强度及机械冲刷会进一步增大，最终会导致炭砖的侵蚀及环裂，降低炉缸的使用寿命[2]。

长期以来，大量的炉缸解剖实例表明“蒜头状侵蚀是“保温型”炉底炉缸结构的主要侵蚀形状。本文通过某1800 m3高炉炉底炉缸解剖后的侵蚀数据作为计算依据，运用FLUENT 流体分析软件，浅析了该高炉炉底炉缸“蒜头状”侵蚀的形成原因。

1 某1800 m3 高炉炉缸解剖案例

1.1 高炉炉底炉缸结构

某1800 m3高炉2011年投产，2020年因炉缸侧壁温度升高至720 ℃停炉大修。该高炉原设计：炉底满铺5 层大块炭砖，自下而上分别为1 层石墨炭砖，1 层半石墨炭砖，2 层微孔炭砖，1 层超微孔炭砖，总高约为2 m。炉缸设置9 层超微孔炭砖，铁口以上设置3 层微孔炭砖；炉底炭砖以上满砌2 层刚玉莫来石砖，炉缸环砌刚玉质陶瓷杯。该高炉炉底炉缸是典型的“保温型”耐材结构，其炉底炉缸设计结构及高炉解剖后测量绘制的侵蚀线如图1 所示。

图1 炉底炉缸设计结构及侵蚀线