冀崗，李 強，吳 明，史永林，秦麗雁
( 山西太鋼不銹鋼股份有限公司，山西 太原 030003)
摘 要: 針對燒結機配用酸泥后，箅條腐蝕燒損加劇、消耗量異常升高、生產過程中掉箅條次數顯著增加等造成工況波動和成本升高的情況，采用化學成分分析、微觀腐蝕形貌觀察和金相組織結構分析等手段對箅條腐蝕燒損加劇的原因進行了分析。分析結果表明: 酸泥中的硫化物是導致箅條發生腐蝕失效的主要原因，而箅條中含碳量較高導致部分晶界附近貧鉻嚴重是加速箅條腐蝕的另一原因。通過采取燒結停配酸泥、箅條成分優化調整、鋪底料厚度調整、箅條壓輥位置調整、強化隔熱套維護等有效措施，使得箅條消耗量降低，每月生產過程中補爐條次數控制在 3 次左右，燒結機運行穩定性得到提升。
關鍵詞: 燒結機; 酸泥; 箅條; 腐蝕; 改進措施
燒結機箅條的損耗不僅增加燒結成本，且由其造成的燒結機被迫停機現象也會使燒結機運行穩定性變差，從而使燒結礦的產量和質量指標也受到不同程度的影響。為了控制箅條的損耗，行業相關人員對其進行了研究。有研究表明，箅條表層 Fe 和 Cr 氧化物的腐蝕是箅條壽命降低的直接原因［1 － 3］。部分燒結礦生產企業也通過采取燒結機臺車箅條、箅條壓塊、隔熱墊( 外形尺寸、裝配結構) 及鋪底料系統的冷篩篩板改造等措施，降低了箅條消耗量［4 － 8］。
針對 2018 年下半年以來，太鋼兩臺燒結機箅條消耗量顯著增加，燒結機被迫停機補箅條頻次等越來越多的問題，對燒結機箅條損耗升高進行了調研分析，并根據分析結果采取了相應的改進措施，以期為同行提供借鑒與參考。
1 箅條損耗現狀
1. 1 箅條消耗增加情況
現場對 2017 ～ 2019 年上半年燒結機箅條月均消耗量進行了統計，為了更清楚地體現箅條損耗的增長點，月均值以半年為時間節點進行統計，結果見圖 1。
由圖 1 可見: 2018 年下半年月均箅條消耗量比 2018 上半年增加 48% ，2019 年上半年月均箅條消耗量比 2018 年上半年增加 460% 。根據箅條消耗情況測算，2019 年箅條費用預計比2018 年升高約 600 萬元。
1. 2 配用酸泥對箅條腐蝕的影響
為了進一步了解生產過程中箅條損耗增大的原因，對燒結用料及生產過程進行了追蹤。 2018 年 5 月，在三燒進行配加中和站酸泥的工業性試驗，同年 7 月開始在四燒配加酸泥。截止 2019 年 7 月，太鋼兩臺燒結機累計消化酸泥約 6. 4萬t。經過一年多的配用，發現配用酸泥后，燒結機箅條腐蝕情況較為嚴重( 圖 2) ，箅條腐蝕燒損后，使得臺車隔熱套直接接觸高溫燒結礦，導致隔熱套燒損嚴重，使燒結機臺車大梁直接暴露在高溫環境中，存在燒結機臺車本體變形、燒損導致報廢等嚴重風險。
2019 年 1 月開始，燒結機停機補箅條作業次數激增，6 月達到 169 次，日均停機 5. 6 次，給燒結生產穩定帶來了非常不利的影響。 2 箅條腐蝕原因分析為了找到箅條腐蝕的原因，取樣對腐蝕箅條進行了化學成分分析、微觀腐蝕形貌觀察和金相組織結構分析等。
2. 1 箅條及酸泥化學成分分析
燒結機箅條和酸泥的化學成分分析分別見表 1 與表 2。
由表 1 可知，箅條中 C 質量分數較高，達到 2% 以上，遠高于其他企業 1. 2%～ 1. 3% 的水平［9 － 10］。由表 2 可知，酸泥的 S 質量分數高達5. 84%～ 9. 73% ，按酸泥配比 0. 4% 計算，造成混勻礦 S 升高到 0. 06%～ 0. 076% ，升高幅度達到 36. 7%～ 50% 。
2. 2 腐蝕形貌觀察分析
原始箅條及使用腐蝕失效后的箅條形貌照片分別如圖 3 與圖 4 所示。其中，圖 3 中 “1” 區為正常區域，圖 4 中 “2”區為腐蝕失效區域 ( 其形貌放大圖見圖 5) ，按圖示標記截取 “1” 區與 “2”區樣品進行腐蝕原因分析。對比圖 3、4 可知，使用箅條表面色澤與原始箅條狀態明顯不同，結合圖 5，根據其表面特征和使用環境判斷，使用后的箅條表面發生了嚴重的高溫氧化，有成片的坑狀腐蝕現象存在。
2. 3 腐蝕原因分析
為了分析箅條腐蝕的原因，采用掃描電鏡與能譜結合的方式分析原始箅條與使用后箅條“2”區坑狀腐蝕區域的成分，結果如圖 6、7所示。
由圖 6、7 能譜分析可知: 使用箅條表面腐蝕沿晶界發生，腐蝕產物中主要有 S、O，并且含 S 量較高，由此推測含 S 氣氛可能是導致箅條發生高溫晶界腐蝕的原因之一。
為了查明箅條晶界腐蝕的原因，對原始箅條的 “1”區試樣和使用箅條腐蝕失效的 “2” 區試樣橫截面進行拋光處理并觀察其金相組織( 圖 8) 。
由圖 8 可以看出，原始箅條的 “1”區和使用箅條“2”區組織均為柱狀晶體 + 沿晶析出的顆粒狀碳化物，金相組織沒有明顯差異。 采用能譜對原始箅條和使用箅條微觀區域的成分進行進一步分析，結果分別見圖 9、10 所示。由圖 9、10 可知: 兩組試樣碳化物附近微區成分明顯不同， “1”區沿晶區域主要為碳化物，“2”區沿晶區域含有大量的 S、O，并有少量 Cl。由此推測認為 “2”區發生了高溫硫化、氯化腐蝕，這可能是因為燒結原料中加入了帶有硫酸、鹽酸的酸泥，在燒結機中某一區域富集，由于高溫的作用則分解或氣化為 SO2、 HCl 氣體; 同時由于箅條中含碳量較高，高溫下碳極易與鉻形成碳化物析出分布在晶界上，導致晶界附近嚴重貧鉻，致使高溫下晶界附近達不到形成 Cr2O3 連續性保護膜的條件; 加之金屬的硫化速度通常較氧化速度高幾倍，甚至高幾個數量級，因此 SO2 易與基體中 Fe 形成硫化物，與氧化物相比，硫化物的 PBR ( pilling bedworth ratio，硫化物與形成該硫化物消耗的金屬的體積比) 值較大，硫化層易發生破裂，從而喪失保護作用，導致破裂區域腐蝕速度加快，產生了坑狀腐蝕。
綜上所述，酸泥中的硫化物是導致箅條發生腐蝕失效的主要原因; 箅條中含碳量較高，極易與鉻結合形成大量碳化物析出分布在晶界上，導致晶界附近貧鉻嚴重是加速箅條腐蝕的又一原因。
3 改進措施
為了有效地控制箅條的腐蝕燒損，結合生產實際，采用了以下改進措施。
3. 1 燒結停配酸泥
酸泥中的硫化物導致箅條腐蝕燒損加劇，在無法找到有效解決方案的情況下，太鋼兩臺燒結機于 2019 年 8 月停配酸泥，酸泥經過干燥處理后應用于其他工序。停用酸泥后，箅條的腐蝕燒損得到有效控制，輔以其他措施，箅條的消耗量顯著降低。
3. 2 箅條成分優化調整
鑒于箅條含碳量高是燒損加速的原因之一，通過試驗對箅條成分進行調整，在兼顧箅條強度的原則下，對箅條的含碳量進行了下調，箅 條原來成分標準與現有成分標準的對比見表 3
實際生產中發現，通過下調箅條含碳量，可延長箅條使用壽命。這可能是因為減少了碳與鉻結合形成碳化物析出分布在晶界上導致晶界附近貧鉻的情況，從而提升了箅條的抗腐蝕燒損性能。
3. 3 鋪底料厚度調整
鑒于距離臺車擋板邊緣 500 mm 范圍內的箅條通常燒損較中部嚴重，對鋪底料擺動漏斗閘門進行改造，使臺車兩端 500 mm 范圍內的鋪底料厚度較中部提高 12 mm，通過增加鋪底料厚度抑制邊緣箅條燒損。
3. 4 箅條壓輥位置調整
為應對箅條燒損變形嚴重，翹頭現象較多的問題，對箅條壓輥最低位置進行調整，將其向上提高 10 mm，減少箅條被壓斷的數量，防止箅條被壓斷后燒損加劇及在線脫落的問題， 延長箅條整體使用壽命。通過采取一系列措施，箅條翹頭基本得到消除，箅條壓輥恢復到正常位置。
3. 5 強化隔熱套維護
強化隔熱套更換管理，主要包括修舊臺車管理和在線臺車隔熱套燒損處置管理。修舊臺車隔熱套燒損、變形、開裂，全長范圍翹曲及彎曲 ＞ 3 mm 的隔熱套全部更換，隔熱件之間允許有間隙，但每排的總間隙不得大于 30 mm，不得小于 16 mm，且間隙分布均勻; 隔熱套安裝時要輕松裝入，如有卡阻嚴禁安裝。在線使用的臺車如隔熱套損壞，直接更換臺車，對換下的臺車更換隔熱套。
4 實施效果
在了解箅條腐蝕原因的基礎上，通過采取以上改進措施，太鋼兩臺燒結機箅條消耗量及停機補箅條次數顯著降低，具體數據見表 4。
由表 4 可知: 2019 年 10 ～ 11 月燒結機箅條月均 消 耗 量 為 2 900 根，較上半年的月均10 500 根顯著降低，但較 2017 年至 2018 年上半年的水平( 圖 1) 還有一定差距，主要是由于前期箅條腐蝕燒損較嚴重，成分改進的箅條替代全部原有箅條需要一定的周期; 10 ～ 11 月停機補箅條月均次數降低到 3 次，較上半年顯著降低，減少了停機補爐條造成的生產波動和產量損失。
5 結 論
( 1) 酸泥中的硫化物含量較高是導致燒結機箅條腐蝕燒損加劇的主要原因。
( 2) 箅條中含碳量高，極易與鉻結合形成大量碳化物析出分布在晶界上，導致晶界附近貧鉻嚴重也是加速箅條腐蝕的原因之一。
( 3) 優化燒結原料成分，降低箅條中含碳量并提高其鉻質量分數，可改善箅條耐蝕性，延長箅條的使用壽命。
( 4) 在燒結配料中使用酸泥，會造成箅條消耗量增加，成本升高，應開發其它配用途徑。
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