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镍铁炉用耐火砖

发布时间:2021/05/30 行业新闻 标签:耐火砖浏览次数:160

  1.1  保温法镁质炉衬

  镍铁冶炼保温法炉衬的理念是要求炉衬的耐火材料具有低的导热性,主要采用镁质炉衬。炉底采用镁砖或镁铬砖+镁质捣打料、炉膛采用镁砖砌筑,渣铁口区用镁铬砖。该炉衬结构厚度大,用量多,主要是靠镁质耐材的耐侵蚀度工作的,现代镍铁电炉的发展趋势是增加反应区冶炼温度,提高 生产率。由于镁砖长期处于高温工作状态下,工作条件已接近甚至超过镁质材料性能所承受的范围,随着时间的推移,镁砖慢慢的被侵蚀掉,特别是出铁口及出渣口的日常维护困难,维修频繁,常造成跑铁、跑渣的现象。此种结构的炉衬在镍铁炉上平均寿命只有1年左右。

  1.2  铜冷却系统的镁质炉衬材料

  为了延长镁质炉衬的寿命,对传统镁质炉衬进行改良。近几年国内采用了造价很高的铜冷却板镁质炉衬技术,其结构为:紧贴炉壳安装铜冷却板,在铜冷却板和炉壳之间预留膨胀缝。炉底采用的是镁质捣打料,炉墙采用高镁砖或镁铬砖砌筑,内表面采用陶瓷型的耐火材料保护层,但在镁砖的砌筑过程中,渣线部位及铁水存留区采用铜冷却壁对炉墙进行强制冷却。该结构虽然取得了一定的延长炉衬寿命的效果,但把冷却水路设计在熔池内侧有一定的安全隐患,且冷却部位存在盲区,另外高导热性铜冷却板和低导热的的镁砖是一对矛盾的组合。靠近热面的镁砖因导热性能差,在开炉初期,铜冷却板的循环水无法将镁砖热量迅速传递出去,无法减缓渣铁对镁砖的侵蚀。

  炭质炉衬结构

  由于镍铁合金的密度在8.1~8.4g/cm3,温度为1430~1480cc,合金的过度热相对较大且渗透性好,极易渗入炭砖的缝隙中,拱起炭砖,又由于镍铁熔炭能力强,破坏了炭砖的组织结构,导致炭砖碎裂浮于强氧化气氛中的炉渣中被氧化。

  合金渗碳。镍铁以Ni、Fe、Cr共熔体为主,占合金的90%左右。Ni、Fe、Cr与c可生成稳定碳化物,尤其是Ni、c在2000℃以上热然是稳定的。合金生成后集聚于炉底,合金中的Ni、Fe、Cr与炉底碳质材料中的碳元素生成碳化物侵蚀炉底。但炉墙炭砖除出铁口处,大部分未被侵蚀,说明炉渣对炭质材料的侵蚀不大。炭质炉衬的蚀损主要以炉底杯合金渗碳侵蚀,即化学侵蚀为主。炭质材料炉底易于损坏,缩短了炉衬使用寿命,需要加以改进。

  镁炭质复合炉衬结构

  该结构是炉衬的热面砌筑炭砖,相比前几种结构寿命有提高,但存在很大缺陷。炉墙部位上下通缝砌筑,特别是镁砖的线膨胀系数较大为11~1510-6/℃,是炭砖的2-3倍,且在高温下抗水化能力差,易崩裂。水化反应时,体积膨胀高达77%左右,在温度急变时,两种材料间产生的膨胀缝,最终导致炉墙坍塌。

  镍铁炉衬采用中性材料的原因

  炉衬在冶炼过中,不仅要承受强烈的高温作用,而且还要承受炉料、高温煤气、熔融铁水和高温炉渣的物理、化学侵蚀和机械冲刷。随着高品位硫化镍矿资源的口益枯竭,红土镍矿得到了越来越广泛的应用,红土镍矿冶炼所产生的炉渣操作碱度在0.65—0.70之间,呈峻性,而镁质材料呈碱性,因此对镁质材料的侵蚀较为明显,建议工业冶炼镍铁的矿热炉内衬应用中性材料。另外一台25.5MVA镍铁电炉用镁质材料为1653t,而用中性炭质材料不足779t,用量是中性耐材的2倍多。使用中性材料还有效地扩大了炉膛直径,在相同负荷下,可提高单台设备的生产能力;并且预设死铁层,不仅节约了耐材用量,而且避免了因出铁造成的炉底急冷急热,更利于平衡产品的品质;炉底采用自流循环水冷却,大大节约了电能的消耗和机械磨损,消除了车间内热空气的对流,工作环境更加环保。

  镍铁电炉新型复合水冷炉衬结构

  为解决镍铁电炉短寿的问题,在上述总结实践应用的基础上,开发出一种镍铁电炉新型复合水冷炉衬结构。在炉底上层将镁砖换成两种不同性能的捣打料,适应不同温度下的烧结速度和高温性能。主要解决使用镁砖产生的热应力导致镁砖的剥落.还可避免砖缝造成的渗铁,并且还利于炉衬的修补,并利用捣打料的可塑性吸收和降低热应力对炉底的破坏;在捣打料下面砌筑抗侵蚀的微孔炭砖或超微孔炭砖,在微孔或超微孔炭砖下面砌筑高导热的石墨块,由于炉底采用了高导热石墨块,使炉底的热量能够均匀快速地向炉墙四周传递。有效地降低了炉底耐材工作温度,在炉墙部位紧贴炉壳砌筑高导热的石墨瓦,紧挨石墨瓦镶嵌砌筑耐侵蚀的塑性炭复合砖和镁复合砖,而镁复合砖砌筑在炉衬的热面,利用镁复合砖抵御渣铁的侵蚀,又利于塑性炭复合砖吸收镁复合砖的微膨胀,彻底解决了炉墙上下的通缝问题,并提高了炉墙的整体强度。

  该炉衬主要材料的化学组成及物理性能见表1。起到保护炉衬的作用。综上所述,采用复合捣打料和两种材料镶嵌砌筑炉墙,大大提高了镍铁电炉的使为解决镍铁电炉短寿问题,在上述总结实践应用寿命。炉壳外部采用喷淋水冷技术.产生的水幕分用的基础上,开发出了一种镍铁电炉新型复合水冷布均匀,没有盲区,且在外部安全系数更大。

  6.1极心圆直径的影响

  极心圆直径是电炉重要的工艺参数。如果尺寸过小.极心圆功率密度将过大,高温热量过于集中于极心圆区域内,使温度过高,侵蚀炉底,消耗快,炉衬寿命缩短;如果尺寸过大,极心圆功率将偏低,使熔池边缘温度过高,渣铁对炉墙侵蚀加剧.炉墙变薄,易发生炉墙烧穿事故,炉衬的寿命同样会缩短。因此,合适的极心圆直径能有效控制极心圆区内和炉墙的温度,减少高温热力对炉底和炉墙的侵蚀,这是影响炉衬使用寿命的主要因素。

  6.2炉壳直径的影响

  炉壳直径也是电炉的主要工艺参数。炉壳参数选择是否合理、是否与极心圆参数相匹配,不仅影响到生产的技术指标,也影响炉衬的使用寿命。如果炉炉壳喷选出铁口缉合砖超微孔镁炭炭砖捣打行墨歹垫砖石墨垫砖壳直径与极心圆直径、极墙间距与炉墙厚度均相匹配,则炉衬寿命就会相应延长;反之,如果炉壳直径与极心圆直径不相匹配。若炉壳直径过大,不仅浪费耐火材料且影响出炉;而炉壳直径若过小,极墙间距过小或炉墙过薄则不耐侵蚀,炉衬寿命也将相应缩赣鬻短。这是造成炉衬使用寿命短的重要因素。

  6.3二次电压对炉衬的影响

  二次电压是电炉又一个重要的工艺参数。选择二次电压要与极心圆直径相匹配,才能延长炉衬寿命。极心圆直径一定时,当使用的二次电压偏低时,由于炉墙的高导热石墨瓦和塑性炭复合砖优良电极弧光短,下插深,距离炉底近,导致极心圆相对的热传导性.再加上塑性炭复合砖和镁复合砖镶嵌应的炉底温度过高,对炉底的热侵蚀作用增大,使炉砌筑增大了热传导面积,使炉衬热面提前形成渣壳,底形成“锅底状”而消耗过快。反之,炉底温度低,炉渣温度高,过高温度使炉渣流动性增强,对炉墙的侵蚀加剧,炉墙变薄,极易发生炉墙烧穿事故,影响炉衬寿命。因为相对某一个冶炼品种,二次电压是相对稳定的,对炉衬的影响也是相对稳定的。

  6.4出铁口的位置对炉衬寿命的影响

  每次出铁时,铁水的流动都会改变熔池内已形成的渣壳厚薄以及导热状况,并造成电极电弧向炉墙一侧偏移,电弧高温会加剧炉口和炉墙耐材的热损毁。所以出铁口的位置不要靠近或正对电极,尽量设置在两根电极的中间位置。

  6.5无水炮泥的作用与影响

  采用碳质炉51砖时,不要使用有水炮泥堵铁口,该炮泥含水量高,在高温下产生的水蒸气对碳质炉口砖有极强氧化作用,导致炉口砖的破损;而无水炮泥是用有机结合剂生产的,含水量极低甚至不含水,可塑性好.在高温作用下迅速硬化并把焦、炭块固结在一起,在铁口通道的前端及周围的炉墙上形成铁口泥包,在高温下有机结合剂结焦后形成高强度结构,从而起到保护炉墙和保持铁口正常深度的作用嘲。

  新型复合水冷炉衬操作注意事项

  7.1炉外喷淋水要保持均匀流畅。特别在计划停炉或非正常停炉时要保持喷淋的正常运行,等炉壳温度降至100℃以下时才能停水。

  7.2堵铁口时炮泥打人量要超过铁口实际容量的20%,一次堵不满时可采用多次连续打泥的办法直至打满为止.长期不出铁时要定期更换铁口内的炮泥。

    7.3炭质铁口砖要求在开铁口时避免吹氧烧铁口。

  7.4做好炉衬各测温点的温度记录。

  结  语

  8.1镍铁电炉新型复合水冷炉衬结构,炉底采用不同性能的捣打料和高导热性炭质材料砌筑,形成的复合炉底,整体具有优良的抗高温特性和抵御渣铁的侵蚀能力。

  8.2炉墙采用两种材料相互交叉镶嵌砌筑,解决了上下通缝造成的炉墙坍塌,提高了炉墙整体强度。

  8.3通过塑性炭复合砖和镁复合砖的应用.解决了使用镁砖热膨胀对炉衬的破坏。

  8.4镁复合砖砌筑在炉膛热面可抵御渣铁的侵蚀。

  8.5使用高导热材料加强冷却能够形成自然炉衬。