章荣会1 赵勇2 刘守宽3 张圣辉3 刘晓峰3 朱磊4
(1北京联合荣大工程材料有限责任公司,2南京联合荣大工程材料有限责任公司,3北京联合荣大工程材料技术研究院,4沙钢集团淮安钢铁公司炼铁厂)
摘 要 本文提出用改进了防爆性能的耐火浇注料整体浇注单铁口高炉出铁沟,并同时将出铁主沟改造为储铁式结构。450m3高炉铁沟实践表明,改造后的铁沟未经修补连续使用69天,出铁12万吨。第一次修补历时12小时,烘烤时间1小时左右。结果显示该技术可以大幅度延长单铁口高炉铁沟寿命,并彻底改变单铁口高炉出铁厂的工作环境。该技术已经成功应用于超过50条捣打铁沟的改造。
关键词 高炉 铁沟 单铁口 耐火材料 防爆 长寿
1 前言
现代大型高炉出铁沟一般都是采用低水泥结合Al2O3 –SiC –C 质浇注料。该材料使用安全,寿命长,消耗少,施工维修方便,是高炉稳产、顺产的重要保证。由于消耗少,维修少,使用稳定,因此,现代大高炉炉前出铁场环境整洁,绝没有小高炉炉前出铁场的乌烟瘴气和混乱不堪。
一般大高炉都有2个以上的出铁沟,因此当其中一条铁沟必须重新造衬或必须修补时,只要堵住该条铁沟的出铁口后,就可以对该条铁沟进行浇注、养护硬化、烘烤干燥等。与此同时,其他出铁口出铁正常,不影响高炉的正常生产。
但容积为1000m3以下的中小型高炉一般设计为单个出铁口,因此不可能保证一般浇注料施工所需要的养护、烘烤时间。所以,目前的单出铁口的中、小型高炉铁沟一般还是采用沥青或树脂结合Al2O3 –SiC –C 质免烘烤捣打料捣打铁沟内衬。
由于采用树脂或焦油结合,捣打料捣打施工后不必烘烤或略加短时间烘烤即可立即直接过铁水,可以满足中、小高炉的使用工艺要求。但因为捣打的沟衬耐火材料一般只是沟底表面一层相对密实,而表层以下及沟帮部位都很疏松,不耐冲刷,因此捣打料存在使用寿命太短的问题,一般只有1~7天,最短的甚至1班一修。同时,由于捣打铁沟都是旱沟结构,每出一炉铁都必须清理沟内固化下来的大量残铁残渣,同时必须在清理之后铺撒黄沙或焦粉。
因此,捣打料捣制的单铁口高炉炉前铁钩维护工人劳动强度太大,且高热的环境又造成很多不安全因素,还有沥青与树脂的烟尘有毒有害问题!
因此如何有效地解决单铁口高炉出铁沟寿命的问题备受关注。
北京联合荣大工程材料有限责任公司为此曾开发能够快硬快烘的树脂结合Al2O3 –SiC –C质浇注料(专利:铁沟免烘烤浇注料及单铁口高炉出铁沟浇注料造衬工艺,专利号2006100869258),替代捣打料来解决单铁口高炉出铁沟使用寿命短的问题,并在一些高炉进行了应用。该技术虽然解决了施工体的密实性问题,但这种浇注料由于主要是树脂结合,树脂用量相对较大,树脂自身的烧后松散造成烧后浇注体结构疏松,铁沟的抗侵蚀抗冲刷能力似乎还有欠缺,使用寿命远不如大高炉所用的低水泥结合Al2O3-SiC-C质浇注料。而且树脂结合浇注料在烘烤时因树脂烟尘造成炉前环境恶劣的问题依然存在。
在总结经验与大量实验的基础上,北京联合荣大工程材料有限责任公司通过对大型高炉用低水泥结合Al2O3 –SiC –C 质铁沟浇注料进行改性,使其能够在热态下施工并能快速升温而不爆裂,满足中、小型单铁口高炉铁沟的快速施工使用要求。
在工程实践中,我们还借鉴大高炉主铁沟普遍采用的储铁式结构,将中、小型单铁口高炉出铁主沟也改造成储铁式或半储铁式结构,从而改善耐火材料的烧结环境以及急冷急热环境。这种结构也取消了小高炉炉前每次出铁前在主沟内铺撒黄沙或焦粉的惯例,从而彻底改变了炉前作业平台的工作环境。
2 低水泥结合Al2O3–SiC–C 质浇注料的改性研究
大高炉用低水泥结合Al2O3–SiC–C 质浇注料配料中有超微粉和分散剂,因此流动性好、耐火度高,浇注体致密性好、强度高,因此铁沟抗侵蚀、抗冲刷、使用寿命长(通铁量高)。但该材料的最大问题是浇注后需要养护且不能过快速度烘烤,否则会出现强度过低和爆炸爆裂事故。因此有效解决大高炉铁沟浇注料的快干脱模和快速烘烤、防止爆炸爆裂问题,是该材料能否用于单铁口高炉的关键,也是本研究的主攻方向。
浇注料烘烤开裂和爆裂主要原因就是因为迅速形成的水蒸气不能及时排出浇注体外,浇注体内水蒸气压太高。浇注体烘烤时,浇注料内的水会因受热迅速气化。水的蒸汽压与温度的关系如图1所示。从水的蒸气压和温度的关系中不难看出,水在100℃以上时,蒸气压力迅猛上升。 |