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鐵口快速維護技術的研究

時間:2020-01-03 07:25來源:中冶建筑研究總院有限公 作者:唐勛海 李洪會 點擊:
  • 摘  要 本文通過對鐵口壓入料性能和開孔技術的研究,建立一套鐵口安全高效的維修技術,對鐵口在使用中起到可持續的保護作用,使高爐鐵口維修達到安全、環保、高效、節能的效果。

    關健詞  出鐵口 高效 維修技術


    1  前 言

    由于高爐大修對整個鋼鐵企業將產生影響巨大,同時設備更新資金的短缺,因此世界各國對高爐長壽維修技術越來越重視。在高爐的長壽技術包括設計、操作及爐襯噴涂等技術,本文主要研究高爐出鐵口的長壽維修技術——出鐵口壓入。

    鐵口位于爐缸的最下沿,鐵口的高度由死鐵層的設計深度決定,其由鐵口組合磚、磚套、泥套等組合而成,角度根據爐齡的增長有一定的增加。高爐的鐵口是爐缸最活躍區域,是高爐長壽操作的薄弱環節之一。鐵口結構如圖1。

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    2  出鐵口噴濺分析

    2.1 無水炮泥質量不過關

    無水炮泥質量不過關,不易燒結,擴孔過快,潮泥,鐵口過淺,都能造成鐵口噴濺。

    2.2 鐵口冷卻設備漏水

    鐵口冷卻設備漏水,水煤氣對鐵口磚縫隙和裂縫造成損壞,使水蒸汽進入鐵口通道,形成鐵口出鐵時噴濺。

    2.3 鐵口漏煤氣

    材料中蜂窩狀氣孔在長期高溫煤氣壓力作用下形成貫穿通道,耐火材料性能失效,煤氣進入鐵口造成出鐵噴濺。

    2.4 鐵口組合磚裂紋

    開口機開口時產生的周期性的橫向和縱向應力,及泥炮反復壓力造成鐵口組合磚裂紋產生,氣體進入裂紋造成鐵口噴濺。

        對于2.1,只要提高鐵口炮泥的性能可以解決,但在高爐實際生產中,鐵口噴濺的原因是2.2-2.4的原因,采用高性能抑制鐵口噴濺炮泥可以有效地緩解噴濺[1],但不能根本解決鐵口的噴濺問題。本文在高爐造襯硬質壓入料的基礎上,對鐵口壓入料進行研究,從根本上解決鐵口噴濺問題。

    3 高效出鐵口壓入技術研究

    3.1 結合劑研究

    鐵口壓入料要求材料流動性好,熱穩定性優良,線變化小等特點。由于鐵口縫隙比較小,承受外界壓力比較小,不能用大的壓力來進行強制壓入,故材料要具有優越流動性,甚至自流性,加熱固化體積密度變化比較小。對材料、施工和物理性能研究如圖2。

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    從圖2看出,選擇不同材料和結合劑,對壓入料流動性影響比較大,而材料流動性是決定其施工性能的主要因素。研究表明復合碳源可提高材料的流動性;同時對結合劑粘度和硬化條件分析,通過復合改性樹脂進一步使壓入料的流動性得到提高。良好流動性是高效施工作業性的保證,壓入料通過壓入缸經長距離的輸送管道及爐殼上的孔道壓入爐內,需克服相當大的管道阻力,壓入料具有良好的壓送性和潤滑性至關重要。

    3.2 外加劑研究

        本文研究外加劑主要是界面劑和燒結劑對鐵口壓入料性能的影響。界面劑和燒結劑的作用主要是在鐵口壓入料與鐵水或熔渣接觸時起到作用。新型的壓入料由于界面劑的加入,使在與鐵水或熔渣接觸的界面增加鐵水或熔渣的流動粘度,使機械沖刷損毀降低,燒結時間增加;而燒結劑的加入有利于接觸面的燒結并形成保護層,使壓入料與所接觸材料能夠固溶彌合。

    圖3是改進后的產品與市場普通產品的比較,流動性的提高方便材料的施工,不同溫度性能的提高增加了材料使用壽命。對150℃和300℃強度的研究,目的是保證壓入料壓入時有良好的擴展性,可以滲入到需要修補的空隙中,完成壓入后又能保證在一定時間和一定溫度條件下,迅速固化,與內襯等結合在一起。

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    3.3 節能壓入綜合技術

        節能壓入綜合技術不僅要有性能優良的材料,更重要的是對施工技術的要求。本技術在鐵口壓入料性能的研究基礎上,對鐵口壓入的工藝進行分析,結合鐵口安裝圖及砌筑圖, 通過紅外測溫、CO濃度測定等方法確定開孔位置(如示意圖4)。由專業的檢修人員和開孔機配合專用鉆頭鉆開爐皮。鐵口壓入方式為爐外壓入,目的是充填磚縫、堵塞貫通的煤氣通道,提高磚體的導熱系數,降低鐵口磚的熱負荷和鐵口漏氣現象。

    1、在煤氣區域(設備內)工作時間的要求,進入煤氣區域工作時,應采空氣樣作分析。

        ⑴ CO含量≤30mg/m3(24PPm)時,可較長時間工作:

        ⑵ CO含量≤50mg/m3(40PPm)時,進內連續工作時間≤1h:

        ⑶ CO含量≤100mg/m3(80PPm)時,進內連續工作時間≤0.5h:

        ⑷ CO含量≤200mg/m3(160PPm)時,進內連續工作時間≤15-20min。

    同時工作人員進入設備內工作的時間間隔至少在2h。

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    4  出鐵口節能維修技術的應用

    2013年10月對研制的新型鐵口專用壓入料在凌鋼4號高爐應用,MCCYJ-6603鐵口壓入料性能如表1,維修鐵口的高爐操作參數如表2。

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    對鐵口壓入料應用前后的數據進行統計,可以看出壓入料用后高爐鐵口周圍溫度(圖5)和煤氣量(圖6)明顯減少,鐵口的噴濺現象(圖7)得到有效抑制,從使用前的>45min噴濺到鐵口壓入料使用48h后噴濺<5min。從圖8可以看出,壓入后平均出鐵時間從81min提高到95min;同時壓入前出鐵時間統計的標準方差σ=12.7min,而壓入后出鐵時間統計的標準方差σ=4.7min;鐵口壓入前后出鐵時間提高17%,而出鐵穩定性提高了將近3倍,這大大有利于高爐的操作順產。

    5  結語

    (1)復合碳源和改性結合劑的應用可以大大提高鐵口壓入料的施工性能。

    (2)外加劑加入改變固液接觸面的性能,提高壓入料抗侵蝕和沖刷性能。

    (3)高性能壓入料的應用明顯改善問題鐵口狀況,抑制了鐵口噴濺和鐵口煤氣泄露的現象。

    (4)維護后的鐵口出鐵穩定性大大提高,有利于高爐高效順產和現代化發展。

    6  參考文獻

    [1] 劉興平  唐勛海, 抑制鐵口噴濺專用無水炮泥的研制和應用, 煉鐵[J], 2012,31(1):49-52 

    (責任編輯:zgltw)
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