大型高爐爐后耐火材料的選擇與施工維護(hù)

大型化后，鐵溝的使用條件也發(fā)生了變化。鐵水對(duì)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(biāo)。對(duì)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(duì)待,以到達(dá)綜合平衡的經(jīng)濟(jì)壽命;對(duì)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(hù)過(guò)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(duì)大型高爐爐后耐火材料的性能、施工維護(hù)工藝進(jìn)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(xì)粉與水的用量,多用在2～3個(gè)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(kāi)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(qiáng)度提高,不存在中溫區(qū)強(qiáng)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(guò)15萬(wàn)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(guò)1～2次局部修補(bǔ)后通鐵量超過(guò)20萬(wàn)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(diǎn)以后的3～5m范圍,是侵蝕最嚴(yán)重的部位,此部分鐵水沖擊力大,流動(dòng)速度快,有回旋的現(xiàn)象,故對(duì)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(yán)重,另外在撇渣器的部位,侵蝕也較嚴(yán)重。因此,在設(shè)計(jì)主溝澆注料時(shí),必須針對(duì)不同部位使用不同的材料,采用不同的施工方法,對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也進(jìn)行一些改進(jìn),以達(dá)到均衡使用材料,達(dá)到最佳的性能價(jià)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(qiáng)度較高,因此在使用過(guò)程中,碳素沒(méi)有氧化,對(duì)渣、鐵的滲透的抵抗力強(qiáng),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(shí)不儲(chǔ)存鐵水,沒(méi)有長(zhǎng)時(shí)間的高溫鐵水及渣的浸泡,因此其滲透沖刷的破壞沒(méi)有主溝嚴(yán)重;但鐵溝屬于高溫下不連續(xù)使用,因此,熱破壞較強(qiáng),要求材料的抗熱震性能好。由于鐵水滲透性強(qiáng),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(dú)特的性能,不用烘烤就可投入使用;但因?yàn)槭褂昧艘簯B(tài)樹(shù)脂,有一定的揮發(fā)分存在,對(duì)環(huán)境影響不好。最近我們開(kāi)發(fā)的快速烘烤無(wú)公害搗打料,不使用有機(jī)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(bǔ)料劑修補(bǔ)用的噴補(bǔ)料主要采用棕剛玉為骨料,外加一些剛玉、碳化硅細(xì)粉,也有使用特級(jí)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(guó)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?jǐn)?shù)可達(dá)到3%～6%。武鋼研制的主溝噴補(bǔ)料性能如表3。此種噴補(bǔ)料在1450℃下與基體粘接性能良好,燒結(jié)致密,在實(shí)際生產(chǎn)中,也具有良好的使用性能,噴補(bǔ)后,可以維持2～3萬(wàn)t左右的通鐵量,對(duì)于延長(zhǎng)溝齡,降低成本起到了重要作用。2修補(bǔ)工藝的改進(jìn)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(qiáng)制式混合機(jī),但也有不少?gòu)S家使用的是水泥混凝土用的滾筒式混合機(jī),或者其它非強(qiáng)制式混合機(jī),這些混合設(shè)備混合時(shí),對(duì)物料沒(méi)有剪切力,水與物料的濕潤(rùn)過(guò)程比較慢,要使物料流動(dòng)性好,混合時(shí)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(guò)程中過(guò)于注重自流性的結(jié)果,往往以多加水,降低壽命,增加修補(bǔ)工作量為代價(jià)。另外在施工過(guò)程中,需要使用振動(dòng)棒,如果不進(jìn)行振動(dòng),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(dòng)的效果優(yōu)于自流。使用大功率的振動(dòng)棒,可以使?jié)沧⒘系谋戎赜?.8g/cm3提高到3.0g/cm3。對(duì)于修補(bǔ),有些廠家的修補(bǔ)時(shí)間較早,如某2100m3的高爐,主溝使用15天就進(jìn)行第一次熱補(bǔ),以后每隔10～12天修補(bǔ)一次,每次用料2t,使用到60天時(shí)拆除,通鐵量18.64萬(wàn)t。從這樣的操作工藝看,修補(bǔ)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(bǔ)的量大為減少,一般通鐵到8～12萬(wàn)t時(shí)開(kāi)始修補(bǔ)一次,12～15萬(wàn)t時(shí)再修補(bǔ)1～3次,可達(dá)到20萬(wàn)t的通鐵量。從成本看,重新澆注出鐵溝的費(fèi)用較高,如果能夠用修補(bǔ)的方法,成本較低;對(duì)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(shí)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(duì)其它部位實(shí)行修補(bǔ),這樣可以降低總體的材料成本。3對(duì)特殊鍋爐的因數(shù)和工藝要求進(jìn)行噴補(bǔ)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(gè)重要因素,同時(shí),維持溝齡長(zhǎng)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(dá)到15萬(wàn)t以上,修補(bǔ)后可達(dá)到20萬(wàn)t;對(duì)于此類材料,修補(bǔ)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(méi)有裂紋和崩落,抗侵蝕性良好,對(duì)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(jìn)施工工藝,改進(jìn)施工設(shè)備