冲天炉主要部位用耐火材料应该怎样进行配置

发布时间:2019-05-13浏览次数:点击 98 次

  采用热风技术的冲天炉已成为近年来冲天炉向“大型化、热风水冷无炉衬、连续出铁”的新方向,热风技术冲天炉其内部耐火材料的侵蚀远比冷风炉更为严重,同时想要实现连续出铁即增加冲天炉炉龄,选用合适的耐火材料变得尤为重要。根据冲天炉不同部位的温度及使用要求,选择性能优异的耐火材料,可以有效减少侵蚀,延长使用寿命,对实现冲天炉的长炉龄和熔化状况的稳定都有重要的意义。


  1、冲天炉的炉体结构


  图1是EC&S冲天炉炉体结构示意图,炉体由炉壳(分为熔化带和预热带两部分)、炉缸、出铁口、分渣器、流槽、引风环等组成。熔化带炉壳采用无炉衬设计,炉壳采用AIXI X-1050型钢,熔化过程中外加循环水冷却炉壳,这是由于熔化带工作温度高,受铁水冲刷和侵蚀严重,若在该部位增加耐火材料,其侵蚀速度会非常快,无法保证冲天炉的长炉龄设计,同时熔化带的炉径会随着熔化时间的延长而变大,造成熔化状态的不稳定。除熔化带炉壳外,EC&S冲天炉炉体其余部位均有耐火材料。表1为EC&S冲天炉主要部位耐火材料工作温度及要求。根据各部位的工作温度及要求,选择合适的耐火材料,可有效提高使用寿命,降低成本。


  2、引风环耐火材料


  引风环是冲天炉上部围绕炉体的环形管道,作用是将冲天炉炉气引出并导向燃烧室,其结构如图2所示。引风环内耐火材料应具有隔热保温的作用,同时要保护炉体不受损伤。热风冲天炉用喷涂料常采用以粘土熟料或高铝矾土熟料为骨料,以水玻璃等为结合剂的耐火材料。


  EC&S冲天炉引风环内部使用GUN CAST 28LI喷涂料,该材料具有回弹率小,喷补性能优异的特点,其成分组成为Al2O3:48.0%;SiO2:41.4%;CaO:6.0%;Fe2O3:1.8%;Na2O+K2O:1.8%。其中Na2O+K2O以R2O,nSiO2·mH2O形式存在(R2O表示碱金属),俗称水玻璃。水玻璃溶于水中会水解形成溶胶,溶胶具有良好的胶结性能喷涂料采用机械喷射方法施工,加入适量的水玻璃,有利于提高材料的施工性能。


  3、预热带耐火材料


  预热带位于熔化带以上,引风环以下,工作温度范围较宽,在650?1100℃之间。预热带要承受铁料从炉顶掉落带来的机械冲击和熔化过程中炉料下降导致的磨损,同时由于预热带工作温度范围宽,还需要有承受冷热冲击的能力。


  预热带使用低水泥莫来石浇注料,其主要成分组成为SiO2:27.2%。莫来石具有良好的高温力学性能,以莫来石为基体的耐火材料具有高的密度和纯度,同时有优异的高温强度和抗热震性,低的热膨胀率。天然莫来石较为稀少,现在工业用的莫来石基本为人造莫来石,采用烧结法或电熔法制得。


  低水泥莫来石基体浇注料水泥含量为3%~8%,且CaO含量仅为2%,比同材质普通浇注料使用温度高,高使用温度可达1700℃。


  4、炉缸耐火材料


  炉缸区位于风口以下,工作温度在1350?1650℃,炉缸内侧受到铁水及炉渣的冲刷和侵蚀,工作环境较为恶劣。炉缸由多种耐火材料共同构成,其结构如图3所示。由图3可知,炉底材料为两层捣打料,炉壁由外向内依次是陶瓷纤维纸、高铝砖、浇注料和喷涂料。


  图3 EC&S冲天炉炉缸结构示意图


  炉底下层使用耐火捣打料,其成分组成为Al2O3:59.8%;SiO2:37.8%,是一种氧化铝基耐火材料,将其用在炉底的下层,可以有效抵抗铁水在炉底的渗透。炉底上层使用耐火捣打料,其成分组成为Al2O3:52%;SiO2:10%;(SiC+C):32%,它是一种添加了树脂结合剂的Al2O3和(SiC+C)混合捣打耐火材料,该材料强度较高,化学性能稳定,颗粒尺寸较下层材料更大,同时由于添加了SiC+C,可以有效抵抗铁水的冲刷和侵蚀。


  炉壁部分外侧耐火材料是一层1.6mm厚的Al2O3SiO2基的陶瓷纤维纸,具有保温隔热和密封的作用。陶瓷纤维纸内侧为一层高铝砖,砖之间的缝隙填充气硬性耐火胶泥。高铝砖内侧为超低水分和水泥的莫来石浇注料,施工完成后其内部的水分可以快速以气体形式排出,其强度高,气孔率低,体积稳定性好。炉壁内侧为一层KARBSHIELDGUN喷涂料,SiC+C含量高达45%且添加抗氧化剂,其施工性能较好,可以有效抵抗铁水和炉渣的侵蚀。炉缸修筑完成后可以连续熔化35天。


  5、出铁口耐火材料


  出铁口位于炉缸底部,连接炉缸和分渣器,其位置如图3所示。出铁口截面积小,铁水流速快,因此出铁口受到铁水的冲刷腐蚀严重,其寿命往往决定着炉龄的长短。出铁口耐火材料为CW368塑性料,是含有(SiC+C)25%的刚玉基材料,尤其适合于抗侵蚀条件苛刻的部位,具有较好的施工性能,结构致密且气孔率低。


  6、分渣器耐火材料


  分渣器位于出铁口外侧,作用是利用铁水和炉淹的密度不同将其分离,其结构如图4所示。铁水经挡渣板撇去浮渲后流出分渣器,而炉渣留在挡渣板的左侧并从排渣口排出,这样就实现了铁渣分离。


  分渣器使用含(SiC+C)28%的刚玉基潮打耐火材料捣打而成,该材料结构致密,气孔率低,具有优异的抗渣侵蚀能力和抗氧化能力。


  7、流槽耐火材料


  流槽是连接分渣器和保温电炉的部分,耐火材料使用含有MgO4.5%的高铝基浇注料,该材料具有较强的抗铁水冲刷能力、高的冷热强度和抗渣侵蚀能力。Al2O3-MgO基的耐火材料在1400℃会生产尖晶石,导致体积发生膨胀,使得组织致密化,可以有效抵抗铁水和炉渣的渗透。

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