大型高爐爐后耐火材料的選擇與施工維護

大型高爐爐后耐火材料的選擇與施工維護

大型化后，鐵溝的使用條件也發(fā)生了變化。鐵水對溝壁的沖刷和磨損加劇，改善了一代溝齡，降低了成本，減輕了工人的工作量。這是以后的主要目標。對于主溝和不同的部位,由于侵蝕條件不同,在材料的選擇上應(yīng)該區(qū)別對待,以到達綜合平衡的經(jīng)濟壽命;對于鐵溝,應(yīng)該致力于提高材料的抗?jié)B透性能。從施工工藝與維護過程看,一些操作方法也與材料的使用壽命密切相關(guān)。因此,對大型高爐爐后耐火材料的性能、施工維護工藝進行分析和探討。1由鐵溝材料組成和性能1.1主溝澆注料的應(yīng)用大型高爐主溝采用的材料主要為水泥結(jié)合澆注料,以純鋁酸鈣水泥作為結(jié)合劑。為了自流,增加細粉與水的用量,多用在2～3個鐵口的高爐;加入快干劑與促凝劑的澆注料,為快干澆注料,多用在單鐵口的高爐或生產(chǎn)安排比較緊張的高爐。武鋼自己開發(fā)的溶膠結(jié)合澆注料為自潔凈結(jié)合的澆注料,不采用水泥結(jié)合,溫度增加,抗壓強度提高,不存在中溫區(qū)強度損失,抗氧化性能好,自流型澆注料在武鋼1513m3高爐的一次通鐵量超過15萬t;而快干型的澆注料成型后1h即可脫模,快速烘烤2～3h即可投入使用,在某2200m3高爐主溝使用,經(jīng)過1～2次局部修補后通鐵量超過20萬t。主溝用不同澆注料的性能如表1。鐵水在主溝內(nèi)的落點以后的3～5m范圍,是侵蝕最嚴重的部位,此部分鐵水沖擊力大,流動速度快,有回旋的現(xiàn)象,故對溝壁澆注料的侵蝕最大。在渣鐵的界面、底部拐角處,侵蝕較嚴重,另外在撇渣器的部位,侵蝕也較嚴重。因此,在設(shè)計主溝澆注料時,必須針對不同部位使用不同的材料,采用不同的施工方法,對結(jié)構(gòu)設(shè)計也進行一些改進,以達到均衡使用材料,達到最佳的性能價格比。溶膠結(jié)合的快干澆注料(在1450℃下試樣40mm厚度僅表面1～3mm厚碳素氧化層)和自流澆注料(在1450℃下試樣40mm厚度僅表面約1～2mm厚碳素氧化層)的氧化層厚度均很小,其高溫抗折強度較高,因此在使用過程中,碳素沒有氧化,對渣、鐵的滲透的抵抗力強,因此抗侵蝕性能好。1.2免烘烤搗打料使用鐵溝最鐵溝的耐火材料與主溝的使用條件不同,它在平時不儲存鐵水,沒有長時間的高溫鐵水及渣的浸泡,因此其滲透沖刷的破壞沒有主溝嚴重;但鐵溝屬于高溫下不連續(xù)使用,因此,熱破壞較強,要求材料的抗熱震性能好。由于鐵水滲透性強,破壞性較大,所以要求耐火材料致密,抗氧化性能好。大型高爐的鐵溝大多使用低水泥結(jié)合的澆注料,部分1000m3左右的高爐,也有使用免烘烤搗打料。鐵溝使用的耐火材料性能如表2。免烘烤搗打料有其獨特的性能,不用烘烤就可投入使用;但因為使用了液態(tài)樹脂,有一定的揮發(fā)分存在,對環(huán)境影響不好。最近我們開發(fā)的快速烘烤無公害搗打料,不使用有機結(jié)合劑,含水量低,可快速烘烤,具有良好的使用性能。1.3主溝噴補料劑修補用的噴補料主要采用棕剛玉為骨料,外加一些剛玉、碳化硅細粉,也有使用特級鋁礬土作為骨料的。結(jié)合劑主要有聚合磷酸鹽、硅酸鹽等,國外有些公司采用鋁酸鈣水泥為結(jié)合劑,加入量中CaO質(zhì)量分數(shù)可達到3%～6%。武鋼研制的主溝噴補料性能如表3。此種噴補料在1450℃下與基體粘接性能良好,燒結(jié)致密,在實際生產(chǎn)中,也具有良好的使用性能,噴補后,可以維持2～3萬t左右的通鐵量,對于延長溝齡,降低成本起到了重要作用。2修補工藝的改進主溝澆注料的施工,需要將澆注料攪拌混合,一些廠家使用的是強制式混合機,但也有不少廠家使用的是水泥混凝土用的滾筒式混合機,或者其它非強制式混合機,這些混合設(shè)備混合時,對物料沒有剪切力,水與物料的濕潤過程比較慢,要使物料流動性好,混合時間又短,只好增加用水量。水量增加,干燥后澆注件內(nèi)的氣孔就比較多,抗侵蝕性就差,使用壽命就降低。因此在施工過程中過于注重自流性的結(jié)果,往往以多加水,降低壽命,增加修補工作量為代價。另外在施工過程中,需要使用振動棒,如果不進行振動,材料的氣孔仍然比較大,雖然有分層的可能性,但在底部與側(cè)壁,振動的效果優(yōu)于自流。使用大功率的振動棒,可以使?jié)沧⒘系谋戎赜?.8g/cm3提高到3.0g/cm3。對于修補,有些廠家的修補時間較早,如某2100m3的高爐,主溝使用15天就進行第一次熱補,以后每隔10～12天修補一次,每次用料2t,使用到60天時拆除,通鐵量18.64萬t。從這樣的操作工藝看,修補比較頻繁,如果需要放掉殘鐵,工作量較大。采用溶膠結(jié)合的澆注料后,修補的量大為減少,一般通鐵到8～12萬t時開始修補一次,12～15萬t時再修補1～3次,可達到20萬t的通鐵量。從成本看,重新澆注出鐵溝的費用較高,如果能夠用修補的方法,成本較低;對于主溝,建議提高回旋區(qū)3～6m范圍耐火材料的寬度,即爐襯厚度,同時提高撇渣器部位耐火材料的性能,采用優(yōu)質(zhì)材料,最后對其它部位實行修補,這樣可以降低總體的材料成本。3對特殊鍋爐的因數(shù)和工藝要求進行噴補造襯技術(shù)的應(yīng)用降低高爐爐后鐵溝耐火材料消耗是降低鐵水成本的一個重要因素,同時,維持溝齡長壽也是保持生產(chǎn)順行的要求。從大型高爐看,溶膠結(jié)合的Al2O3-SiC-C質(zhì)自流澆注料、快干澆注料在煉鐵廠不同高爐上使用,均取得了良好的使用效果,通鐵量均達到15萬t以上,修補后可達到20萬t;對于此類材料,修補方便,容易粘接,而且該材料在干燥脫模后,可快速烘烤投入使用,沒有裂紋和崩落,抗侵蝕性良好,對于快速施工保產(chǎn)需要是非常有意義的。從爐后的施工條件看,仍然需要改進施工工藝,改進施工設(shè)備