在高爐強(qiáng)化冶煉的條件下，爐缸壽命已經(jīng)成為高爐長壽技術(shù)的一個限制性環(huán)節(jié)，而爐缸壽命主要取決于炭磚的侵蝕情況。根據(jù)重慶賽迪公司許俊等人的計(jì)算分析，造成炭磚侵蝕的因素主要包括：炭磚熱應(yīng)力、鐵流的沖刷、鐵水的溶解作用等。

        一．炭磚的熱應(yīng)力。

        根據(jù)計(jì)算，當(dāng)炭磚的長端未約束時，炭磚的最大壓應(yīng)力遠(yuǎn)低于炭磚的抗壓強(qiáng)度30MPa；當(dāng)炭磚長端約束時，炭磚的熱應(yīng)力是未約束的3倍多，說明約束對炭磚的應(yīng)力影響較大，因此設(shè)計(jì)時要重視炭磚結(jié)構(gòu)及膨脹縫的設(shè)置。另外，隨炭磚的斷面尺寸減小，炭磚的熱應(yīng)力總體趨勢是減小的，但斷面尺寸的均勻性也會影響熱應(yīng)力的大小。至于導(dǎo)熱系數(shù)對炭磚熱應(yīng)力的影響，計(jì)算結(jié)果表明，導(dǎo)熱系數(shù)對熱應(yīng)力影響較小，而對爐缸內(nèi)熱流的傳出影響較大，熱流的傳出有利于炭磚熱面形成凝鐵層，說明炭磚導(dǎo)熱系數(shù)對凝鐵層的形成影響較大。由此可見，減小炭磚熱應(yīng)力的重點(diǎn)是合理設(shè)置膨脹縫；炭磚導(dǎo)熱系數(shù)對炭磚熱條件下的熱應(yīng)力直接影響較小，但導(dǎo)熱系數(shù)增大有利于爐內(nèi)熱量傳出，形成凝鐵層，減弱炭磚承受的熱強(qiáng)度，從而減小炭磚的熱應(yīng)力；另外設(shè)計(jì)選擇炭磚尺寸時，除了考慮整塊磚的尺寸大小，還應(yīng)考慮斷面尺寸規(guī)格的均勻性。

        二．鐵流的沖刷。

        高爐在出鐵過程中，爐缸鐵水要流向出鐵口，爐缸炭磚附近流動的鐵水對炭磚有沖刷作用。計(jì)算結(jié)果表明，爐缸大部分區(qū)域鐵水的流速在2.5×10－3m／s以下。對出鐵口區(qū)域來講，越靠近出鐵口，鐵流速度隨標(biāo)高變化比較明顯，而對非出鐵口區(qū)域，鐵流隨標(biāo)高變化不明顯，所以非出鐵口區(qū)域工況比較穩(wěn)定，而鐵口區(qū)域炭磚承受的鐵流速度會做周期性的變化。鐵水在爐缸中對炭磚的機(jī)械侵蝕包括鐵流對爐缸側(cè)壁炭磚的粘性力、爐缸鐵水環(huán)流在鐵口下方轉(zhuǎn)向至出鐵口時對炭磚的沖刷。計(jì)算結(jié)果表明，鐵流對炭磚的機(jī)械沖刷力是比較小的。

        三．鐵水對炭磚的溶解。

        由于鐵水中的碳是非飽和的，炭磚在高溫下具備溶解于鐵水的熱力學(xué)和動力學(xué)條件，故熔融鐵水會對炭磚產(chǎn)生溶蝕作用。隨著溫度升高，鐵水對炭磚的溶解作用加重；且隨溫度升高，鐵水黏度降低，碳原子在鐵液中擴(kuò)散阻力減小，鐵水中飽和碳含量升高，實(shí)際鐵水含碳量與飽和含碳量的差增大，碳向鐵水溶解的趨勢增大。隨鐵流速度增加，炭磚熱面附近的鐵水更替較快，能維持較高的碳勢，鐵水溶解炭磚的速度也會增大。因此要減小鐵水對炭磚的溶解能力，需要降低鐵水溫度和鐵流速度，通過建立爐缸良好傳熱體系，使炭磚熱面形成凝鐵層，降低炭磚熱面附近的鐵水溫度和鐵水流速，從而降低了鐵水對炭磚的換熱能力，降低炭磚的熱應(yīng)力�？梢�，建立爐缸良好的導(dǎo)熱體系使炭磚熱面附近鐵水形成凝鐵層，是確保爐缸長壽的一個重要方法。