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耐火材料行业知识

炼铁高炉铁前耐材及结构的发展

钢铁新技术的发展,钢铁工业的耐火材料技术也有了划时代的转变和发展,国内外的钢铁厂纷纷利用当前契机,大力发展炼铁技术,不断提高了高炉的有效容积,诸多的冶炼技术进步均提高了出铁系统的负荷,增大了主铁沟耐火材料的侵蚀破坏程度,相关的耐材费用大幅提高。国内各钢铁厂随着炼铁工艺的不断革新,冶炼强度的不断提高,对主铁沟及渣铁沟通铁量不断提出了更高要求。
1大中小型高炉主铁沟的生产现状及新型浇注料组成及性能
1.1 国内中小高炉主铁沟耐火材料的生产现状
一般大型高炉都有2个以上铁口及主铁沟,因此当其中一条铁沟必须重新造衬或修补时,只要堵住该条铁沟的铁口后,就可以对该条铁沟进行浇注、养护硬化、烘烤干燥等。与此同时,其他铁口出铁正常,不影响高炉正常生产。容积为1000以下的中小高炉一般设计为单个出铁口,因此不可能保证普通浇注料所需的浇筑、养护、烘烤时间。所以,目前单出铁口的中、小型高炉铁沟一般还是采用沥青或树脂结合Al2O3-SiC-C质免烘烤捣打料捣打铁沟内衬。
由于采用树脂或焦油结合,捣打料捣打施工后不必烘烤或略加短时间烘烤即可直接过铁水,可以满足中小高炉的生产工艺要求。但是捣打的沟衬耐火材料一般只是沟底表面一层相对密实,而表面以下及沟帮部位都很疏松,不耐冲刷,因此捣打料存在使用寿命太短的问题,一般只有1~7天,最短的甚至一班一修。所以捣打料捣制的单铁口高炉炉前主铁沟维护工人的劳动强度太大,且高热的环境又造成很多不安全因素,还有沥青与树脂的烟尘有毒有害问题。如采用低水泥结合Al2O3-SiC-C质浇注料,便于机械化施工,时间缩短,效率提高。
1.2 国内大型高炉主铁沟耐火材料的生产现状
现代高炉朝着大型化、高效化和长寿化方向发展。高炉出铁沟浇注料也由过去比较单一品种向自流浇注料、快干浇注料、捣打料及免烘烤捣打料的方向转变。国内大型高炉主铁沟多采用快干浇注料,虽然效果不错,但耐火材料消耗与国外钢铁厂相比仍较高,成本增加,工人的劳动强度较大。而自流浇注料是一种无须震动,可自流成型、找平的新型耐火材料。
1.3 新型浇注料自流浇注料的组成及性能
自流浇注料作为主铁沟使用的新型耐火材料,由刚玉、碳化硅、硅微粉、氧化铝微粉、碳素材料组成其基本成分,加入辅助的结合剂、硬化剂及性能调节剂,浇注成型。除满足自流条件外还满足高温强度好、耐冲刷、耐侵蚀、抗氧化、短时间内快速硬化、体积稳定性好、不粘渣铁,具体物理性能见表1。
从实际施工、使用效果看,浇注料具有良好的施工性能,能快速烘烤而极少或不产生裂纹;热震稳定性优良;高温强度高,具有优良的高温耐磨性与抗氧化性;不粘渣铁,易于解体。从性能看,温度升高,抗压强度没有下降,但是烧结后增加幅度不大,这说明在加入了复合的结合剂后,材料的结合并不完全靠水泥的凝固结合。
对于微粉的加入量,浇注料也有一个最佳指标。微粉含量过低,强度与密度都不高,超过一定值后,微分含量增加,强度下降,体积密度增加。
2中小高炉主铁沟结构形式的改造
大高炉铁沟之所以通铁量高,使用寿命长,不仅是因为使用了高档次的自流浇注料,而且还因为应用了贮铁式结构。而传统的单铁口的高炉主铁沟为非贮铁式(旱沟),撇渣器翻铁口沟底标高几乎接近于撇渣器进铁口处沟底标高,在不出铁时主铁沟只有撇渣器内残存一部分铁水,包括主铁沟冲击区在内都暴露在空气中。因此非贮铁式主铁沟耐火材料会出现因温度的反复急冷急热出现的收缩开裂及落铁点的耐材冲击损坏。这就要求中小高炉对主铁沟结构进行改造:
(1)改造后的主铁沟内一直有较多铁水存留,出铁时的铁水将不直接冲击耐火材料,而是落到了存留的铁水上,这对主铁沟内落铁点的耐火材料是极好的缓冲,有利于延长主铁沟耐火材料寿命;
(2)改造后的主铁沟内由于存留大量铁水,使铁沟内的温度相对于恒定,耐火材料受急冷急热影响相对较小,有利于延长主铁沟耐火材料寿命;
(3)由于采用浇注法施工造衬,所注的沟衬从表面到内部都很致密,不存在捣打料那样只有表面密实而内部疏松的问题,因此主铁沟寿命可大幅延长;
(4)由于自流浇注料使用了快烘防爆技术,使原来仅仅能够在大高炉上使用的耐火材料应用到了中小型高炉。
3主铁沟维护——热喷补技术
热喷补技术是主铁沟维护的重要措施,它对主铁沟局部侵蚀较厉害的部位及时进行修补,延长了主沟的使用寿命,降低了工作的劳动强度和主沟耐火材料的消耗,无需人工进行烘烤。主沟损坏较快的部位是氧化脱碳区和渣蚀区及撇渣器的过眼部位,渣线以下部位侵蚀较轻,不易拆除。如果整体拆除,增加了工作的劳动强度和耐火材料的浪费。
热喷补施工是利用压缩空气作为喷补耐火材料的载体,将耐材和水在喷枪内混合后喷射到施工部位。根据渣系性能,喷补料属于高铝质喷补料,假如特殊的粘结剂、添加剂,具有很好的粘结强度及很强的抗冲刷、抗侵蚀性能。喷补时主铁沟处于高温的状态时(呈红色,温度大约在800℃以上),喷补状态最佳。出铁后及时放净撇渣器和主铁沟内的积铁,迅速清净残渣残铁,然后进行喷补。
4结束语
随着科技发展,主铁沟浇注及检修更换设备逐步更新,针对浇注料的液压拆沟机、快速搅拌机、运料小车、热风干燥机等新设备的使用,极大促进了浇注料的推广和发展。对于新型浇注料要满足出铁沟长寿、安全环保。主沟长寿化后,炉前工人的劳动强度大幅度降低、环境条件大幅度改善、吨铁产量的耐材消耗大幅降低,既节约资源、又减少废渣排放。
作者:吕萌

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