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煉鐵高爐鐵前耐材及結構的發展

更新時間:2017-12-14 15:23:55   來源:
   摘 要:本文分別介紹大型高爐、中小型高爐的新型澆注料組成、性能及發展,對主鐵溝及撇渣器結構進行改造,加大了主鐵溝一次通鐵量,延長了主鐵溝一次使用時間,提高爐前工作效率,降低爐前工人的勞動強度。碳化硼
    隨著鋼鐵新技術的發展,鋼鐵工業的耐火材料技術也有了劃時代的轉變和發展,國內外的鋼鐵廠紛紛利用當前契機,大力發展煉鐵技術,不斷提高了高爐的有效容積,諸多的冶煉技術進步均提高了出鐵系統的負荷,增大了主鐵溝耐火材料的侵蝕破壞程度,相關的耐材費用大幅提高。國內各鋼鐵廠隨著煉鐵工藝的不斷革新,冶煉強度的不斷提高,對主鐵溝及渣鐵溝通鐵量不斷提出了更高要求。
    1、大中小型高爐主鐵溝的生産現狀及新型澆注料組成及性能
    1.1 國內中小高爐主鐵溝耐火材料的生産現狀
    一般大型高爐都有2個以上鐵口及主鐵溝,因此當其中一條鐵溝必須重新造襯或修補時,只要堵住該條鐵溝的鐵口後,就可以對該條鐵溝進行澆注、養護硬化、烘烤幹燥等。與此同時,其他鐵口出鐵正常,不影響高爐正常生産。容積爲1000以下的中小高爐一般設計爲單個出鐵口,因此不可能保證普通澆注料所需的澆築、養護、烘烤時間。所以,目前單出鐵口的中、小型高爐鐵溝一般還是采用瀝青或樹脂結合Al2O3-SiC-C質免烘烤搗打料搗打鐵溝內襯。
    由于采用樹脂或焦油結合,搗打料搗打施工後不必烘烤或略加短時間烘烤即可直接過鐵水,可以滿足中小高爐的生産工藝要求。但是搗打的溝襯耐火材料一般只是溝底表面一層相對密實,而表面以下及溝幫部位都很疏松,不耐沖刷,因此搗打料存在使用壽命太短的問題,一般只有1~7天,最短的甚至一班一修。所以搗打料搗制的單鐵口高爐爐前主鐵溝維護工人的勞動強度太大,且高熱的環境又造成很多不安全因素,還有瀝青與樹脂的煙塵有毒有害問題。如采用低水泥結合Al2O3-SiC-C質澆注料,便于機械化施工,時間縮短,效率提高。
    1.2 國內大型高爐主鐵溝耐火材料的生産現狀
    現代高爐朝著大型化、高效化和長壽化方向發展。高爐出鐵溝澆注料也由過去比較單一品種向自流澆注料、快幹澆注料、搗打料及免烘烤搗打料的方向轉變。國內大型高爐主鐵溝多采用快幹澆注料,雖然效果不錯,但耐火材料消耗與國外鋼鐵廠相比仍較高,成本增加,工人的勞動強度較大。而自流澆注料是一種無須震動,可自流成型、找平的新型耐火材料。
    1.3 新型澆注料自流澆注料的組成及性能
    自流澆注料作爲主鐵溝使用的新型耐火材料,由剛玉、碳化硅、硅微粉、氧化鋁微粉、碳素材料組成其基本成分,加入輔助的結合劑、硬化劑及性能調節劑,澆注成型。除滿足自流條件外還滿足高溫強度好、耐沖刷、耐侵蝕、抗氧化、短時間內快速硬化、體積穩定性好、不粘渣鐵。
    從實際施工、使用效果看,澆注料具有良好的施工性能,能快速烘烤而極少或不産生裂紋;熱震穩定性優良;高溫強度高,具有優良的高溫耐磨性與抗氧化性;不粘渣鐵,易于解體。從性能看,溫度升高,抗壓強度沒有下降,但是燒結後增加幅度不大,這說明在加入了複合的結合劑後,材料的結合並不完全靠水泥的凝固結合。
    對于微粉的加入量,澆注料也有一個最佳指標。微粉含量過低,強度與密度都不高,超過一定值後,微分含量增加,強度下降,體積密度增加。
    2、中小高爐主鐵溝結構形式的改造
    大高爐鐵溝之所以通鐵量高,使用壽命長,不僅是因爲使用了高檔次的自流澆注料,而且還因爲應用了貯鐵式結構。而傳統的單鐵口的高爐主鐵溝爲非貯鐵式(旱溝),撇渣器翻鐵口溝底標高幾乎接近于撇渣器進鐵口處溝底標高,在不出鐵時主鐵溝只有撇渣器內殘存一部分鐵水,包括主鐵溝沖擊區在內都暴露在空氣中。因此非貯鐵式主鐵溝耐火材料會出現因溫度的反複急冷急熱出現的收縮開裂及落鐵點的耐材沖擊損壞。這就要求中小高爐對主鐵溝結構進行改造:
   (1)改造後的主鐵溝內一直有較多鐵水存留,出鐵時的鐵水將不直接沖擊耐火材料,而是落到了存留的鐵水上,這對主鐵溝內落鐵點的耐火材料是極好的緩沖,有利于延長主鐵溝耐火材料壽命;
   (2)改造後的主鐵溝內由于存留大量鐵水,使鐵溝內的溫度相對于恒定,耐火材料受急冷急熱影響相對較小,有利于延長主鐵溝耐火材料壽命;
   (3)由于采用澆注法施工造襯,所注的溝襯從表面到內部都很致密,不存在搗打料那樣只有表面密實而內部疏松的問題,因此主鐵溝壽命可大幅延長;
   (4)由于自流澆注料使用了快烘防爆技術,使原來僅僅能夠在大高爐上使用的耐火材料應用到了中小型高爐。
    3、主鐵溝維護——熱噴補技術
    熱噴補技術是主鐵溝維護的重要措施,它對主鐵溝局部侵蝕較厲害的部位及時進行修補,延長了主溝的使用壽命,降低了工作的勞動強度和主溝耐火材料的消耗,無需人工進行烘烤。主溝損壞較快的部位是氧化脫碳區和渣蝕區及撇渣器的過眼部位,渣線以下部位侵蝕較輕,不易拆除。如果整體拆除,增加了工作的勞動強度和耐火材料的浪費。
    熱噴補施工是利用壓縮空氣作爲噴補耐火材料的載體,將耐材和水在噴槍內混合後噴射到施工部位。根據渣系性能,噴補料屬于高鋁質噴補料,假如特殊的粘結劑、添加劑,具有很好的粘結強度及很強的抗沖刷、抗侵蝕性能。噴補時主鐵溝處于高溫的狀態時(呈紅色,溫度大約在800℃以上),噴補狀態最佳。出鐵後及時放淨撇渣器和主鐵溝內的積鐵,迅速清淨殘渣殘鐵,然後進行噴補。
    隨著科技發展,主鐵溝澆注及檢修更換設備逐步更新,針對澆注料的液壓拆溝機、快速攪拌機、運料小車、熱風幹燥機等新設備的使用,極大促進了澆注料的推廣和發展。對于新型澆注料要滿足出鐵溝長壽、安全環保。主溝長壽化後,爐前工人的勞動強度大幅度降低、環境條件大幅度改善、噸鐵産量的耐材消耗大幅降低,既節約資源、又減少廢渣排放。
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