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解决方案

顶燃式热风炉燃烧口用自流浇注料的损坏与应用

热风炉是炼铁生产的主体设备之一,它主要作为蓄热式交换器为高炉的有效操作提供所需的风景,热风温度是否正常,对降低焦比、增加产量起至关重要的租用,由此热风炉用耐火材料的选择十分重要,特别是对于顶燃式加热炉,其燃烧口部位用耐火材料更为关键,首钢新2#高炉的顶燃式热风炉烧口研制了一种新型的自流浇注料,经过使用观察燃烧口整体性强,无任何剥落和破坏,日前仍为正常使用中。

热风炉燃烧口损坏原因分析及对耐火材料的技术要求

损坏原因分析

燃烧口工作环境

与传统内燃式或外燃式热风炉相比,顶燃式热风炉的特点是将燃烧室移到热风炉拱顶,从而节约了空间及投资,但是顶燃式也给燃烧口用耐材造成了恶劣的工作环境,主要是:(1)燃烧口砌体必须承受换炉时的急冷急热,从燃烧口处预埋热电偶实际测得的温度,燃烧期该点温度维持在40~50℃,而送风期该点温度上升到800~900℃,重复操作;(2)燃气所携带的机械水及瓦斯灰的混合物进入砌体缝隙内,对砖造成侵蚀,该燃烧口曾使用莫来石-刚玉砖和莫来石-堇青石砖,但由于长期受高速气流的冲刷和温度的急剧变化,导致了在使用过程中相邻砖衬塌落,严重地影响着燃烧口的寿命。为此,首钢为解决这一问题,与我院共同立项合作开发研制顶燃式热风炉燃烧口用自流浇注料。

热风炉燃气质量

首钢热风炉所用的燃烧主要是高炉煤气,设计上煤气除尘设备主要是干法除尘系统,由于干法除尘系统未投入使用。生产中主要靠文氏管进行湿法除尘,煤气洗气能力不足,造成煤气湿度高,高炉煤气所含饱和水,机械水较高,含尘量也高,据测试,夏季煤气机械水含量高达10~15g/m3、含尘量为30~40/m3,对耐火材料使用寿命带来较大的影响,碱性氧化物与砖的表面发生化学反应,并且向砖内渗透,使砖的体积发生变化,导致结构组织破坏,从而降低强度和使用寿命。

燃烧口耐火材料技术要求

通过对热风炉燃烧口破损原因的分析,认为热风炉燃烧口用耐火材料必须具备下述技术要求:

(1)具有良好的耐急冷急热性,即体积稳定性要好;

(2)具有较高的强度,良好耐磨性和耐冲刷性;

(3)结构微密、气孔率低,良好的抗侵蚀和抗渣渗透性。

(4)由于燃烧口施工部位特殊复杂砌砖不便,最好采用自流浇注料

自流浇注料的研制与应用

原料

自流浇注料所采用的主要原材料性能指标见表1。

表1 主要原材料理化指标

根据顶燃式热风炉燃烧口部位的要求,研制的自流浇注料所选用了耐急冷急热性能好、吸水率低、质量稳定的莫来石、为提高其高温性能,加入了一定量的电熔刚玉材料。

自流浇注料性能及分析

理化性能

从表2可以看出,+新研制的热风炉燃烧口自流浇注料理化性能指标(实测值)均达到或超过首钢设计院提出的技术指标

表2 理化性能

抗渣侵蚀

根据首钢2#高炉热风炉燃烧口所用燃料为高炉煤气,由于生产中用湿法除尘,导致水煤渣粘附在砌体表面严重,为了检验水煤渣能否对自流浇注料有侵蚀性,我们在现场取水煤渣做1300℃渣侵试验,试验结果无任何侵蚀迹象。

体积密度和强度指标

该指标对内衬材料在使用过程中起着很重要的作用,是检验该耐火材料在高温中是否耐磨,是否耐长久的高温冲刷,也就是所直接影响到其使用寿命,研制的自流浇注料采用优质的合成莫来石和新型复合结合剂使得该料具有较高的强度指标(尤其高温下)和体积密度,

为燃烧口的长寿奠定了很好的基础。

线变化率

在工程实际应用中,要使内衬材料在相当长的时间内不开裂,不剥落,必须严格控制线变化率这一指标。在研制开发过程中,对原材料的合理搭配,复合外加剂的加量控制,使该自流浇注料的线变化率控制在最低范围之内,从而保证了内衬材料的长寿化。

流动度

自流浇注料一般使用在施工空间狭窄、形状复杂的部位,而流动度是检验自流浇注料在施工中一项很重要的性能指标,流动度的大小直接关系直接到施工部位的密实型。首钢2#高炉热风炉燃烧口是一个椭圆形状的通道,给砌砖带来很大的不便,采用自流浇注料是该燃烧口一个最好的选择,通过原材料的合理搭配,多次调整,使其流动度控制稳定在180~220之间,在施工中受到工人的一致好评。

 施工、烘烤

根据顶燃式热风炉燃烧口结构情况,施工分为二部分进行。第一部分:燃烧口外壁;第二部分:燃烧口内壁。在施工时外壁和内壁均支以模芯,用五合板封口,用木楔顶平,在开口处自下而上进行浇注,在浇注时辅以木楔插捣、24小时候拆模,拆模的观察浇注料工作衬表面光滑、平整。

使用情况

专为首钢2#高炉热风炉燃烧口研制的自流浇注料于正式投产使用,至今已一年多,经观察无任何异常现象,使用情况良好。 结论

(1)专为首钢2#高炉热风炉燃烧研制的自流浇注料具有高的强度指标,小的线变化率,良好的抗热震稳定性和抗渣侵蚀性能,为燃烧口长寿奠定了基础。

(2)研制的自流浇注料在施工中简单、方便、保证了施工质量。

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