主鐵溝

高爐主鐵溝是高爐爐前的重要設施，其功能是實現液態渣和鐵的分離。，國內典型的主溝斷面按冷卻方式不同分為強制冷卻型和隔熱型。

基本介紹

• 中文名：主鐵溝
• 外文名：Main iron channel
• 簡介：實現液態渣和鐵的分離

分類

高爐主鐵溝是高爐爐前的重要設施，其功能是實現液態渣和鐵的分離。按不出鐵時溝內貯存鐵水與否分為貯鐵式和非貯鐵式。貯鐵式主鐵溝由於溝內溫度穩定、出鐵時鐵水不直接沖刷溝底耐火材料， 因而得到廣泛套用。因主鐵溝長期貯留高溫鐵水，同時其內襯長期受到渣鐵的沖刷和侵蝕，工作條件非常惡劣，為了控制主鐵溝的支撐結構溫度在合理的範圍內，主溝斷面結構設計尤為重要。

壽命影響因素

主溝耐火材料磨損特別嚴重的部位是：（1）出鐵口附近及撇渣器前面坡溝中受衝擊的部位；（2） 主溝側面的渣鐵界面處；（3）與波溝入口的相對端牆。

主鐵溝

在高爐爐前操作的過程中，影響主溝壽命的主要因素有以下幾點：

①合理的主溝結構形式；

②主溝耐材的合理構成及耐材理化性能指標；

③主溝的操作方式和維護方法。

斷面設計

分類及比較

國內典型的主溝斷面按冷卻方式不同分為強制冷卻型和隔熱型。

兩者結構上的區別在於：強制冷卻型主鐵溝採用通風設施使空氣通過鋼溝側壁和底面的空腔來冷卻鋼溝殼。從傳熱的角度看：強制冷卻型主溝設計通過強制冷方式將熱量帶走，從而控制溫度的合理分布； 隔熱型主溝主要依靠鐵水和混凝土結構間耐火材料的熱阻控制熱量的傳導，實現控制溫度的合理分布。

強制冷卻型溝的優點是可以在溝寬受限的情況下通過不同的冷卻強度實現控制溫度的功能；缺點是增加動力消耗和通風設施，增加鐵水熱量損失。

隔熱型主溝則是一種保溫結構，有利鐵水維持 溫度（尤其是在高爐不出鐵時間段）；但採用相同耐材設定時，鋼溝以外結構的溫度比強制冷卻型溝高。 兩者相較而言，強制冷卻型主溝不符合節能降耗的要求，應被逐漸淘汰。

主溝斷面設計原則

一、溫度的限制：

從構成主鐵溝的各個部分的主要材料的耐火度考慮，在設計混凝土溝槽中的鋼材和鋼溝時，要重點考慮其溫度限制。對用碳素鋼，其限制溫度：考慮避免蠕變，溫度限制在<=300℃；考慮避免石墨化傾向，使用溫度應<=425℃；考慮避免高溫氧化，使用溫度應<=530℃。對於鋼殼，當採用隔熱型溝時，考慮到溝寬的限制，建議鋼溝設計溫度應<=530℃。以上討論的溫度限制，均在工作襯侵蝕至最薄的情況下鋼結構的最高溫度。同時出鐵場整體結構設計應考慮上述溫度導致熱膨脹帶來的影響。

二、耐材的設定

（1）隔熱型溝：工作襯的性能直接影響主鐵溝的壽命和檢修頻率。由於接觸液態渣鐵的工作襯應耐渣鐵侵蝕且高溫機械強度高，其導熱係數不應過低，防止在液面處溫度梯度過大導致熱應力破壞的加劇。靠近混凝土溝槽和鋼溝的耐材其功能主要是隔 熱，應選取導熱係數低的材料，以保證兩者的溫度不至於過高。耐材設定同時應考慮阻擋少量鐵水滲透。

主鐵溝

（2）強制冷卻型溝：在筆者接觸的資料中有人提出參考高爐爐缸工作方式來設計，即由內至外耐火材料的導熱係數依次提高，配合外部強制冷卻實現渣鐵凝固等溫線處於渣鐵內，形成渣鐵殼以保護工作襯的目的。但這樣做影響渣鐵溫度，導致黏度增加而影響主鐵溝渣和鐵的分離效率。另外，主溝是間歇性接受鐵水，其 強制冷卻強度和溝斷面溫度分布的非線性關係會使得實際操作複雜。 在現有主溝設計中，混凝土溝槽和鋼溝之間的 一段空間未設計耐材，直接採用空氣作為隔熱和冷卻源使用。當少量鐵水從鋼溝中滲漏時，存在鋼溝燒損擴大的危險，建議採用沙填充。因此強制冷卻型溝的耐材選用原則應與隔熱型溝一致。

主鐵溝的維護

延長主溝耐材的新型維修方式同時由於高爐大型化的要求，按照節能減排的要求，延長主溝通鐵量是勢在必行的事情，主溝的維護也是一種很有效的方法。

主鐵溝

採用主溝噴補料對主溝侵蝕較為嚴重的地方進行噴補，在主溝通鐵量達到6.5萬噸後，放完殘鐵對侵蝕嚴重的部位進行噴補。一般每噴補1次可以延長2萬噸的通鐵量。據了解，有些高爐主溝噴補4-5次，而每次噴補的噴補料量大約在2t左 右。主溝噴補工藝的主要特點是溝壁仍於處約 800攝氏度以上的高溫，進行噴補且效果最佳。噴補完畢蓋上溝蓋，噴補料自行乾燥燒結，經過1小時後即可出鐵，無須人工專門烘烤，省工省時。

貯鐵式主溝缺點

該結構形式的貯鐵式主溝存在以下缺點：

（1）主溝前半段與後半段不能同步修理，主溝大修前必須對前半段小修多次而浪費澆注料。

（2）小修的主溝新補澆注料使用壽命短，浪費了澆注料。

（3）整條主溝使用壽命短，一般通鐵量在10萬t 以內。

（4）渣鐵分離效果差，高爐渣中帶鐵多。