寶鋼預(yù)熔鋅鍋投產(chǎn)三年后突然跳電引發(fā)故障，將預(yù)熔鍋耐火材料解體(見圖 1)，發(fā)現(xiàn)在距爐口 2 m 深處的爐墻(流口的右側(cè))耐材發(fā)黑，且在感應(yīng)線圈的下 1/3 處出現(xiàn)橫向裂紋，鋅液在感應(yīng)加熱的作用下通過裂紋穿透耐火材料背部的云母層， 并滲入線圈漿料，將感應(yīng)線圈表面的絕緣層破壞， 導(dǎo)致感應(yīng)線圈漏電報(bào)警，系統(tǒng)跳電。

1 耐火材料失效原因分析 

1.1 試驗(yàn)室分析數(shù)據(jù) 

1.1.1 殘樣分析 

將漏鋅部位的耐火材料(發(fā)黑)和正常部位的耐火材料(發(fā)黃)送研究所，進(jìn)行化學(xué)和物理性能檢測分析，結(jié)果見表 1。根據(jù)化學(xué)成分分析結(jié)果判斷， 發(fā)黑的殘料中含有 6.39%的 ZnO， 說明該部位四周發(fā)黑的殘料已變質(zhì)，除因微裂縫存在的滲漏外，還存在 ZnO 蒸汽的滲透。

1.1.2 新料燒結(jié)性能檢測 

根據(jù)材料生產(chǎn)廠提供的數(shù)據(jù)，開始燒結(jié)溫度550 ℃，最終燒結(jié)溫度840 ℃，經(jīng)委托寶鋼研究所對新 料的上述兩 個(gè)燒結(jié)溫度 點(diǎn)進(jìn)行了燒 結(jié) 性 能 實(shí) 驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)爐規(guī)格：440 mm×200 mm×175 mm)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果是：550 ℃×3 h 燒后，樣品未燒結(jié);840℃×3 h 燒后。

1.2 原預(yù)熔鋅鍋烘爐以及耐火材料燒結(jié)等情況 

1.2.1 實(shí)際烘爐曲線 

原烘爐時(shí)爐溫監(jiān)控點(diǎn)在鋼模內(nèi)部(共有 3 點(diǎn))，熱電偶位置及實(shí)際烘爐曲線如圖 4、圖 5 所示。從圖中可以看出， 大部分測溫點(diǎn)溫度均在 550℃以下。 基建時(shí)爐溫監(jiān)控點(diǎn)在鋼模內(nèi)部，測溫點(diǎn)顯示的溫度為爐內(nèi)氣體的溫度， 實(shí)際鋼模外耐材溫度將低于測點(diǎn)顯示的爐氣溫度。

1.2.2 耐火材料燒結(jié)情況分析 

原基建烘爐時(shí)測溫?zé)犭娕挤旁阡撃＞邇?nèi)， 熱電偶測的溫度是鋼模具內(nèi)的爐氣溫度， 所以實(shí)際鋼模外耐材溫度將低于測點(diǎn)顯示的爐氣溫度。 因此，原烘爐時(shí)耐材表面基本沒有達(dá)到材料要求的 550 ℃的開始燒結(jié)溫度，耐火材料也就沒有進(jìn)行有效的燒結(jié)，形成致密的燒結(jié)層。沒有 燒 結(jié) 的 料 比 較 疏 松， 更 容 易 造 成 鋅 液 的滲漏。 

1.2.3 材料的熱震穩(wěn)定性 

材料的熱震穩(wěn)定性不是十分理想， 造成烘爐結(jié)束后在冷卻至室溫進(jìn)行脫模和裝鋅錠時(shí)， 產(chǎn)生微細(xì)裂紋，造成鋅液的滲漏。 

1.3 基建施工情況 

預(yù)熔鋅鍋施工工序是：鋪設(shè)兩層云母紙—爐底施工—鋼模具表面粘貼紙板—吊裝鋼模具—爐墻施工—流口施工—爐墻頂部施工。 

在對爐墻的施工中，因爐墻深度較深(達(dá) 2 438mm)，爐墻厚度又較窄(僅為 160 mm)，鋼模具又是一個(gè)整體，因此，在爐墻下部進(jìn)行干振料的振動(dòng)作業(yè)時(shí)，粉塵飛揚(yáng)，無法看清振動(dòng)頭(振搗機(jī)器和振動(dòng)頭之間 連接桿長 度為 2 450 mm)的工作 情況，如圖 6所示。 導(dǎo)致預(yù)熔鍋下部干振料施工質(zhì)量難于確保，可能存在沒有打結(jié)實(shí)的情況， 造成下部墻體局部比較疏松，材料更難于燒結(jié)。 

2 改進(jìn)措施 

本次改進(jìn)措施主要有以下三點(diǎn)： 

(1)保證耐火材料表面的開始燒結(jié)溫度。 將原測溫點(diǎn)放在鋼模內(nèi)部改為放在鋼模與耐火材料之間，直接測量耐材表面溫度，以耐火材料表面溫度進(jìn)行控制，溫度將更加準(zhǔn)確。 改進(jìn)后實(shí)際烘爐曲線見圖 7?？梢钥闯?，改進(jìn)后耐材表面溫度基本可以達(dá)到 500～600 ℃。 

(2)熱態(tài)裝鋅，盡 可能避 免 鍋 內(nèi) 溫 度 降 低 幅 度過大。燒結(jié)完成后直接進(jìn)行脫模和裝鋅錠，避免冷卻至室溫造成的爐襯微細(xì)裂紋產(chǎn)生。 

(3)嚴(yán)格控制每層材料搗打的壓下量，確保整體搗打密實(shí)。 

3 結(jié)語 

經(jīng)過上述三個(gè)措施改進(jìn)后， 預(yù)熔鋅鍋內(nèi)襯耐火材料的使用壽命從原來的不到三年延長至七年左右，使用壽命大大提高，效果顯著。