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捣打料性能影响矿热炉炉衬耐火材料使用寿命

发布时间:2019/6/27 17:15:18

  某大型钢铁企业的铁合金公司采用电硅热法生产中、低、微碳铬铁电炉的炉衬,曾采用M-1镁砖、高基质镁砖,但寿命一直没有突破百天大关。经过原因分析发现,影响矿热炉炉衬耐火材料使用寿命的因素有很多,且不说炉衬用耐火材料的质量、施工、烘炉这三大因素,其日常运行的影响也不容小嘘,具体如下所示。

  1、极心圆直径尺寸的影响

  极心圆直径尺寸(见图1)是电炉重要的工艺参数。当电极弧光温度在3000℃以上时,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,炉衬的寿命同样会变短。因此,合适的极心圆直径能有效降低极心圆区内的温度,减少高温热力对炉底的侵蚀,这是影响炉衬使用寿命的主要因素。

  2、炉壳直径的影响

  炉壳直径也是电炉的主要工艺参数。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。如果炉壳直径与极心圆直径、极墙距与炉墙厚度、炉墙与炉底消耗均相匹配,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,炉墙过薄不耐侵蚀,炉衬寿命也将相应缩短。这是造成炉衬使用寿命短的重要因素。

  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,电极弧光短,下插深,距离炉底近,导致极心圆相对应的炉底温度过高,电极弧光对炉底的热侵蚀作用增大,使炉底形成“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质,二次电压是相对稳定的,对炉衬的影响也是相对稳定的。

  4、炉渣碱度的影响

  生产中、低碳铬铁时,炉渣碱度在工艺方面要求是不变的,但由于原料的变化,炉渣碱度对炉衬的影响是存在的。为减少过量的SiO2渗透到炉底,形成低熔点相而降低炉底的高温性能,缩短炉衬寿命,炉渣碱度要根据每炉的变化及时调整。生产工艺要求碱度大于1.8,符合捣打料的使用要求,对炉衬的化学侵蚀也较小。

  5、捣打料性能的影响

  捣打料有低、中、高温性能之分,低温料炉底初期可烧结性好,但长期使用则抗高温性能差;中温料可烧结性和抗高温性良好;高温料可烧结性差,但抗高温性好。综合考虑,中钢吉铁一直选用中温捣打料,近几年,炉衬寿命一直在220~251天之间。

  6、炉衬寿命直方图(见图2)

  从图2中可以看出,炉衬初期烧结不好,抗高温性能差,炉衬中后期烧结能力过剩,炉衬的抗高温性能显现不足,因此,通过选择不同性能的材料搭配使用,实现炉衬整体的抗高温性能。

  在日常的运行中,其维护和操作都是影响矿热炉使用寿命的重要因素。在对炉衬材料进行重新更换后,使用镁质捣打料砌筑炉衬,使炉衬寿命由几十天达到了119天,突破了百天大关,是全国首创,使捣打料在铁合金领域得到广泛应用。在使用捣打料炉衬的10年时间里,炉衬寿命最长达251天。

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