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中国有色金属加工工业协会
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高炉出铁口用炮泥研究

随着我国国民经济的快速发展,对钢铁材料的需求量越来越大。我国的钢铁产量逐年呈快速上升的趋势。2003年,我国的钢产量达到2.2亿吨,带动生铁产量突破2亿吨,约占当年世界总产量的30%;2004年,我国钢铁产量突破3亿吨;2005年,我国的钢铁产量达到3亿4千万吨,稳居世界第一位。取得这样的成绩归功于两个方面:一方面因为新增固定资产投资所建的新高炉所生产的,同时中型高炉迅速大型化,小于300m3高炉大量淘汰,300-1000m3以上高炉迅速增加,另一方面,我国已有的炼铁企业在原有的高炉基础上进行改造强化冶炼,提高产能。

随着高炉向长寿命、强化冶炼和大型化方向发展,作为高炉出铁口使用的耐火材料-炮泥在材质与质量方面不断地改进和提高,炮泥的性能对于铁口的维护有着非常重要的作用,对于高炉的长寿命起着决定性的作用。炮泥已从单纯的消耗性耐火材料转向功能性耐火材料。为了满足炼铁高炉安全生产的要求,国内外的科技工作者和工程技术人员对炮泥进行了多方面的攻关,如提高原材料的纯度以降低炮泥内杂质的含量,以不同的有机结合剂代替水拌和炮泥料以改善炮泥的结合性,在炮泥内添加新的功能材料以改善炮泥的抗渣铁熔液的侵蚀性和冲刷性等,所有这些都为改善炉前的作业环境、减轻工人的劳动强度起到了积极的作用。但是目前国内的大型高炉用炮泥始终存在较多的问题,从2003年起,北京科技大学研制开发新型无水炮泥,通过使用北京科技大学自主开发的耐火原料-氮化硅铁,同时对炮泥的生产工艺进行系统的研究,解决了以往大型高炉用炮泥使用上的缺陷,使大型高炉用无水炮泥的使用性能取得了突破性的提高,最大限度地满足大型高炉的冶炼要求和寿命要求,最大限度地满足用户的需求,为提高高炉寿命打下了坚实的基础。

1.高炉出铁口用炮泥的损毁机理

1)热机械侵蚀

出铁时铁口中心被钻头钻开,炽热的铁水和熔渣从铁口流出,使铁口炮泥承受1500℃以上高温。当铁渣出完,用炮泥重新堵铁口时,旧炮泥接触新堵口的炮泥,温度从1500℃急速降到200℃左右,这样反复作用,在旧炮泥内部产生巨大的热应力,易导致以铁口为圆心的圆弧形裂纹,新炮泥在干燥和烧结过程中,结合剂的挥发,留下大量的气孔,新旧炮泥的接触面上,也会由于新炮泥的烧结收缩产生缝隙,这就使得熔融的渣铁液体易渗入这些缝隙中,当下次铁口打开时,在熔流强裂的冲刷下,使炮泥发生脱落损毁。

2)热化学侵蚀

我国高炉原料中大量烧结矿及少量球团矿和矿石,渣铁比高,炮泥与铁液及渣熔液长时间接触,易发生化学反应,使炮泥被侵蚀。容易反应生成铁橄榄石(F2S),铁堇青石(F2AS5),铁铝酸四钙(C4AF),锰堇青石(2MnO·2 Al2O3·5SiO2)等低熔点矿物相,在出铁期间,这些低熔点的矿物相容易形成液相,同时随着铁渣熔液的冲刷而流失,使出铁口孔经扩大,造成铁水急速冲出铁口,影响铁口稳定。

3)出渣出铁方式的影响

若高炉同时设有出铁口和出渣口,熔渣从渣口排出铁水从铁口排出,可减轻铁口的出渣量。若不设渣口,渣铁熔液全部通过铁口排出,将增加铁口的工作负荷,使炮泥损毁加剧。另外,铁口直径、铁口深度,铁水和渣层水平面的厚度,炉内煤气压力对放出的铁水和炉渣有直接的影响。稳定操作,获得较长时间出铁,避免出铁量急剧增加时减少磨损非常重要,这些都与炮泥的性能有直接关系,炮泥优良的抗渣铁冲刷及耐侵蚀性能可以减少出铁口直径及铁口深度的快速恶化,保证高炉安全顺利。

4)出铁次数的影响

高炉出铁次数少,炮泥在铁口内烧结完全,有利于铁口的维护。出铁次数多,出铁间隔时间短,炮泥在铁口内烧结不完全,结构强度低,炮泥抗渣铁化学侵蚀和机械冲刷性能变差,潮铁口,浅铁口经常出现,铁口不能见渣,经常跑大流,只能放风或拉风出铁,影响高炉的安全生产。追求长时间出铁,减少出铁次数是大型高炉的努力方向。

5)开铁口方式的影响

无水炮泥烧结强度大,开口较难,用合金钻头配合氧气吹烧,开口时间长,铁口孔径不稳定,且O2易对炮泥中的C产生氧化。同时降低铁口的稳定性,增加工人的劳动强度。
 

 

本文引用地址:http://www.metalnews.cn/ll/show-34161-1.html

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