摘要： 本文聚焦于浙江省金属冶炼行业中高炉透气砖的耐久性问题，深入分析影响其耐久性的因素，包括高温热应力、炉内化学反应、原料条件以及操作工艺等。通过对浙江省部分典型金属冶炼企业的调研与案例分析，探讨了一系列针对性的耐久性提升策略，如优化透气砖材质设计、改进高炉操作参数、加强日常维护监测以及推动技术创新与产学研合作等，旨在为浙江省乃至全国金属冶炼行业提高高炉透气砖耐久性、降低生产成本、提升生产效益提供有益的参考与借鉴。

一、引言

在金属冶炼行业中，高炉作为核心生产设备，其运行的稳定性和高效性至关重要。而高炉透气砖作为高炉内衬的关键组成部分，其耐久性直接影响着高炉的生产效率、使用寿命以及生产成本。浙江省作为我国金属冶炼产业的重要集聚地之一，众多金属冶炼企业在高炉生产过程中面临着透气砖耐久性不足的共性问题，这不仅导致频繁的停炉检修，增加生产成本，还可能因高炉工况不稳定影响金属产品质量。因此，深入研究并制定适合浙江省金属冶炼行业的高炉透气砖耐久性提升策略具有极为重要的现实意义。

二、高炉透气砖耐久性影响因素分析

（一）高温热应力

高炉内部温度极高，通常在 1000℃以上，透气砖长期处于这种高温环境下，内部会产生巨大的热应力。由于透气砖各部分材质的热膨胀系数不同，在升温与降温过程中，会因膨胀不均匀而产生裂纹。例如，在浙江省某大型金属冶炼企业的实际生产中，发现高炉透气砖在经历多次冷热交替后，边缘部位率先出现剥落和开裂现象，严重影响了透气砖的整体结构稳定性，进而降低了其透气性和使用寿命。

（二）炉内化学反应

高炉内的冶炼环境复杂，透气砖会与炉料、煤气等发生多种化学反应。一方面，炉料中的碱性物质如碱金属氧化物等容易与透气砖中的硅酸盐等成分发生反应，侵蚀透气砖的基质，使其结构疏松。另一方面，煤气中的酸性成分也会对透气砖造成化学腐蚀。在浙江省部分小型金属冶炼厂，由于对炉内化学反应控制不当，透气砖在短期内就出现了严重的腐蚀损坏，不得不提前更换。

（三）原料条件

原料的粒度、纯度以及含水量等特性对高炉透气砖的耐久性有着显著影响。当原料粒度不均匀时，在高炉内会造成透气不均，局部气流冲击过大，加剧透气砖的磨损。若原料纯度不够，其中的杂质成分会加速与透气砖的化学反应。此外，原料含水量过高会使炉内湿度增大，在高温下可能引发透气砖的热震破坏。浙江省一些企业曾因原料供应不稳定，导致透气砖频繁受损，高炉作业率大幅下降。

（四）操作工艺

高炉的操作工艺如装料制度、送风制度、炉顶压力控制等直接关系到透气砖所承受的负荷和工作环境。不合理的装料制度可能导致炉料偏析，使透气砖局部受力过大；送风制度的不稳定会造成炉内气流紊乱，冲刷透气砖表面；炉顶压力波动过大则会引起透气砖的振动和损坏。浙江省某中型金属冶炼企业在调整操作工艺后，发现高炉透气砖的损坏速度明显减缓，表明操作工艺的优化对于透气砖耐久性有着关键作用。

三、浙江省金属冶炼高炉透气砖耐久性提升策略

（一）优化透气砖材质设计

1. 材料选型

- 根据浙江省高炉冶炼的常见工况和炉内环境特点，选择具有更高耐高温性能、抗热震性能和化学稳定性的材料制作透气砖。例如，引入新型的高性能陶瓷材料或特种合金材料作为透气砖的主要成分，这些材料能够在高温下保持良好的物理和化学性质，有效抵抗热应力和化学侵蚀。

- 研发复合材质透气砖，将不同性能优势的材料进行合理复合。如在透气砖的工作层采用耐高温、抗侵蚀性能强的材料，而在保温层采用轻质、隔热性能好的材料，通过多层结构设计，既能满足透气砖在高温环境下的工作要求，又能降低整体热损失，提高能源利用效率。

2. 添加剂应用

- 在透气砖生产过程中添加适量的添加剂，如稀土元素、金属氧化物等。稀土元素可以改善透气砖材料的微观结构，提高其致密度和高温强度；金属氧化物添加剂能够与炉内的一些有害物质发生反应，形成稳定的化合物，从而减轻化学侵蚀。浙江省一些科研机构与企业合作开展的添加剂应用试验表明，添加特定添加剂后的透气砖在模拟高炉环境中的耐久性提高了[X]%以上。

（二）改进高炉操作参数

1. 装料制度优化

- 建立科学的装料模型，根据原料的粒度分布、堆密度等特性，精确计算装料比例和装料顺序。通过合理搭配不同粒度的原料，使炉料在高炉内分布更加均匀，减少透气砖局部受力过大的情况。例如，采用“金字塔”式装料法，将小块物料装在上层，大块物料装在下层，这样可以有效改善高炉内的透气性，降低透气砖的磨损速率。

- 实时监控装料过程，利用先进的传感器技术和自动化控制系统，确保装料的准确性和稳定性。一旦发现装料异常，及时进行调整，避免因装料不当对透气砖造成损坏。

2. 送风制度调整

- 依据高炉内的反应状况和透气砖的工作情况，优化送风参数。控制合适的送风量、风压和风温，保证炉内气流稳定且均匀地通过透气砖。例如，在高炉炉况较为稳定时，适当降低风速，减少气流对透气砖表面的冲刷力；在炉况波动时，及时调整风量和风压，防止透气砖因气流突变而受损。

- 采用富氧喷煤技术时，要密切关注对透气砖的影响。合理控制富氧率和喷煤量，避免因燃烧不充分产生的有害气体对透气砖造成过度腐蚀。浙江省部分企业通过优化送风制度与富氧喷煤技术的协同操作，使透气砖的使用寿命延长了[X]个月。

3. 炉顶压力控制

- 安装高精度的炉顶压力检测与控制系统，实时监测炉顶压力变化。保持炉顶压力在合理的范围内波动，避免压力过大或过小对透气砖造成破坏。当炉顶压力出现异常升高时，及时开启减压阀进行泄压；当压力过低时，通过调整风机工况等方式进行升压处理。

- 研究炉顶压力与透气砖寿命的关系模型，根据不同的高炉工况和透气砖使用阶段，制定个性化的炉顶压力控制策略。例如，在透气砖使用后期，适当降低炉顶压力上限，以减轻透气砖的负荷，延长其使用寿命。

（三）加强日常维护监测

1. 定期检查与维护

- 制定严格的透气砖定期检查制度，规定详细的检查周期、检查内容和检查标准。检查人员要使用专业的检测工具，如内窥镜、超声波探伤仪等，对透气砖的内部结构、表面磨损情况、裂缝发展等进行全面检查。对于发现的问题要及时记录并评估其对高炉运行的影响程度。

- 根据检查结果，制定相应的维护计划。对于轻度磨损的透气砖，可以采用局部修补的方法，如使用专用的修补材料对磨损部位进行填充和修复；对于损坏严重的透气砖，要及时进行更换。在更换过程中，要严格按照操作规程进行操作，确保新透气砖的安装质量。

2. 实时监测技术应用

- 利用先进的监测技术对高炉透气砖进行实时监测，如在透气砖内部埋设温度传感器、压力传感器等。这些传感器可以实时采集透气砖在工作过程中的温度、压力等数据，并将数据传输至中央控制系统。通过对这些数据的分析和处理，可以及时发现透气砖的异常情况，如温度过高可能预示着局部过热或堵塞，压力异常可能表示透气性下降等。

- 建立基于监测数据的健康评估系统，利用大数据分析技术和人工智能算法，对透气砖的剩余寿命进行预测。根据预测结果，提前安排维护和更换计划，实现透气砖的预防性维护，最大限度地提高其使用寿命。浙江省一些企业通过实施实时监测与健康评估系统，将透气砖的故障停机时间减少了[X]%，有效提高了高炉的作业率。

（四）推动技术创新与产学研合作

1. 企业内部技术创新

- 浙江省金属冶炼企业应加大在高炉透气砖技术研发方面的投入，建立自己的研发中心或与高校、科研机构联合建立实验室。鼓励企业内部技术人员开展技术创新活动，对在透气砖耐久性提升方面做出突出贡献的人员给予奖励。例如，某企业通过设立技术创新专项基金，激发了技术人员的积极性，成功研发出一种新型的透气砖防腐蚀涂层技术，使透气砖在腐蚀性环境中的使用寿命大幅提高。

- 加强与国内外同行业企业的技术交流与合作，学习借鉴先进的透气砖制造技术、应用技术和管理经验。通过参加国际国内行业展会、技术研讨会等活动，拓宽技术视野，及时掌握行业最新动态，并将其应用于企业的生产实践中。

2. 产学研深度合作

- 积极推动浙江省高校、科研机构与企业之间的产学研合作