高炉用耐材 长寿化的研发与实践探讨
优质炼铁用耐材企业推荐:河北昊兴耐火炉料有限公司
孙志红 黄忠涛 李长宁 石宏鹏
昊兴公司与武科大联合攻关,通过优化材料及结合剂复配工艺流程、精细化各环节制作管理等,提升综合大数据化分析水平;与现有技术相比,具有以下优点:配方组合优化合理,材料成本降低,制备方法流程化,可实现降低铁沟料项目综合运行成本,节约优质耐火原料资源,提升高炉出铁沟耐材一次通铁量至25 万吨以上,有效延长了出铁场的使用寿命,对高炉炼铁高产稳产及现场安全等具有显著的经济效益和重要意义。大中型高炉出铁场用铁沟料典型指标值如表 2 所示。
出铁沟工作衬层的不定形耐火材料,其使用寿命的高低直接决定出铁场的周期使用寿命,从而决定高炉的运行效率的高低,因此高炉出铁沟系列耐材是影响高炉连续稳定生产的关键因素之一。高炉出铁渣主要成份如表 1 所示,影响高炉铁沟料使用寿命的因素如图 2 所示。
高炉铁沟料系列产品及应用实践分析
在高炉的出铁场中,一般分为主沟、铁沟和渣沟。主沟是最重要的,铁水流速快、温度高,并且承受
铁线区主要受到铁水的侵蚀和冲刷,应该选用更抗铁水侵蚀和冲刷的材料,即应该选用高氧化铝含量和低碳化硅的刚玉碳化硅碳质致密浇注料。落铁点情况复杂,它除了受到铁水和渣的侵蚀外,还受到强烈的冲刷作用,并且这些侵蚀介质是交替进行的。因此,应该采用既抗渣侵蚀又抗铁水侵蚀,同时又抗冲刷的耐火材料。与铁液侵蚀比较起来,渣侵蚀更重要,处于支配地位。因此,建议采用适当高碳化硅含量的高致密度和高强的 ASC 浇注料。
在铁液和渣界面上,也存在复杂情况。它们受到铁液和渣的物理化学作用,有电解质的电池作用而导致的侵蚀介质的运动,也有因出铁不同时间而导致流量和渣铁比例的变化(铁→铁渣→渣),导致了界面的变化,即受到渣铁的共同作用。因此,该区域采用的耐火材料既不同于渣线,也不同于铁线,而应采用兼顾铁和渣侵蚀的耐火材料。
渣区与空气的交界线处受到了强烈的空气氧化,能把 SiC 氧化成 SiO2而再被渣侵蚀。因此,该交界线处用的耐火材料除了抗渣侵蚀外,还应该更抗氧化,这是防止该处成沟槽的重要方法。
综合不同区域所处的侵蚀介质环境不同,应该选用不同材质的耐火材料。大中型高炉出铁主沟耐材侵蚀情况分析示意图如图 1 所示。
根据热力学原理,抗铁水熔蚀好坏的次序为:CaO、Al2O2、SiO2、C、Si2N4、SiC。为了提高铁线耐火材料的抗侵蚀性和使用寿命,应该降低 SiC 和 SiO2含量,提高致密度和耐磨性为好。综合铁线和渣线料的配料,选用非氧化物和致密刚玉的合适配比的高强耐磨材料更适合于落铁点。含有硅灰的浇注料,就不能用SM 减水剂,SM 只适用于不含硅灰的浇注料;聚丙烯酸钠只适合于含硅灰或低水泥的浇注料,水泥稍高就不合适。
加强铁沟现场修补维护工作。在正常使用过程中,侵蚀最快的是主沟的落铁点,其次是渣区。应该对该处薄弱环节进行热态修补或冷补,而不是扒掉。这样就可以均衡沟衬,大大提高使用寿命和降低耐火材料消耗。
国内维护基本上采用了套浇造衬修补。这种方式是一种好方式,但是带来下列问题:对于小高炉只有一条沟,给出的时间受到很大限制。这样快速浇注施工和投入使用,显著影响了施工质量和耐用性;套浇往往剥皮导致了浪费较多,影响了成本,同时冷却下来也降低了铁液温度,对节能也是不利的。热态修补既不影响使用,又有利于节能和提高铁液温度,是更好的选择方法。热态喷补有湿式喷射修补和半干法喷补两种方法。无论哪一种方法,国内做得较少,现在有几家采用半干法喷补这种方法,取得了很好的效果,一般喷补一次渣线,可以延长通铁量 2 万吨~3 万吨作用。这样可以不停地维护下去,保证使用寿命达到延长。在热态喷补方法中,湿式喷补更好。其主要表现在产品加水量很低,产品的耐侵蚀性更好,单耗更低,有利于降低成本,喷补施工过程中没有粉尘,对环境产生少的影响。
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