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矿热炉对炉壁冲刷侵蚀作用的分析

发布时间:2019/5/7 17:02:47

  目前,国内镍铁矿热炉多采用镁质炉衬。采用盖渣法工艺设计的矿热炉,其炉売直径与采用薄渣层操作设计的矿热炉相比,其炉壳直径相应较大,而且一些厂家还设置铜内壁水冷或炉壳外壁水冷喷淋装置,据分析,可能与厚层炉渣对炉壁冲刷侵蚀作用有关。

  虽然对镍铁冶炼的炉渣流动性、镍铁凝固性及渗透性没有进行过具体测定,但对如下成分范围:Fe6%-11%,Ca0.8%-10%,,MgO22%-30%、碱度0.7~085炉渣的流动性,Ni10%-18%、Si>2%镍铁的凝固性,渗透性作如下实际情况描述。

  炉渣流动性以内蒙古B厂4台12.5MVA硅铁矿热炉改炼镍铁时情况为例。

  由无渣法治炼改为镍铁水渣操作。限于厂房结构,中间二台电炉排出的炉渣,必须通过长度56-64m渣槽流至厂房两端后,再冲成水渣,渣槽约34长在厂房内,1/4长在室外。当时,正直内蒙古春寒时节,镍铁炉渣从渣糟流出,受空气冷却,在渣槽结成渣壳。而一个多小时的出渣出铁过程,炉渣能在表层厚度10-20mm的渣壳内流经近60m,至渣槽中冲成水渣,可见其流动性之好。

  镍铁滲透性与凝性视含Si量高低有较大差别,但对Ni在10%~18%,Si>2%的液态镍铁,滲透性相当强。国内某厂在新开炉时期,炉衬与炉底尚处低温阶段,液态镍铁竟通过炉壁砖缝渗至炉壳内壁处,造成炉壳发红。

  江苏H厂拆炉过程中,已停炉15天,炉墙拆至炉底区域,使用炸药炸裂炉底镁质打结层便于挖炉。当使用氧气管向炉底打结层中心烧炝眼时,出现数吨在炉底尚未凝固的积铁沿炉眼流出。可见,镍铁具有很强的不易凝固性。

  根据镍铁矿热炉,采用不同渣铁口结形成时,治炼过程炉渣,铁水受不同区域温差的影响,在炉内产生回流。

  其中,A向为渣口出渣和铁口出铁的厚渣层结构示意图,B向为铁口同时出渣出铁的薄渣层结构示意图。

  从A向结构的炉渣镍铁回流示意图可以看出:

  (1)整个治炼过程中,炉渣从炉心高温区域吸热升温后,向炉壁低温区流动,熔化渣流上面的熔融物料,逐步降温,然后顺炉壁流至温度较低的铁水层表面,返流至炉心,产生回流。在渣温1550℃左右,碱度为0.7~0.8,厚度在500~-700mm的弱酸性炉渣,必然会对碱性镁质炉壁产生冲刷侵蚀。

  (2)铁眼、渣眼内口均悬在铁水或炉渣层内,堵眼时的堵眼材料最深只能堵至炉壁内口边沿,若铁眼、渣眼内口慢慢被侵蚀,堵眼深度只能越变越浅。

  (3)当铁口、渣口附近炉树内壁产生严重侵蚀时,无法放空炉内积铁。因而,很难通过简单的降料面操作在炉壁侵蚀部位加入补炉材料进行修补维护。

  江苏N厂,25.5MVA镍铁电炉,炉売直径16m,镁质炉衬,渣口铁口落差350mm,炉龄周期约5个月。拆炉时,渣层处炉壁出现深500-600mm环形侵蚀。铁口夹角30°,两出铁口夹角间炉壳及铁口上部约1m、左右各1m处炉壳发红或产生高温氧化。

  福建C厂,33MVA镍铁电炉,炉壳直径17m镁质炉衬,渣口、铁口落差700m,炉龄周期约5-6个月。拆炉时,渣层处炉壁出现深900~1000mm环形侵蚀。

  从B向结构的炉渣,镍铁回流示意图可以看出:

  (1)B向结构为铁口同时出渣出铁薄渣层操作

  以江苏H厂实际操作为例,出铁间隔为3h,打开炉眼的炉渣,最大积存厚度约为120m,铁水积存厚度约为10mm由于采用薄渣层操作,从高温电弧区向炉壁流出的炉渣,尽管可能产生较高的过热温度,但随着炉渣从炉心高温区向炉壁流动,大量熔融或块状料从薄渣层吸热熔化,炉渣产生的回流距离有限,流至炉壁时间不长,回流炉渣对炉壁产生的冲刷,侵蚀作用有限。

  (2)堵眼前,随着炉渣、铁水流出炉外,大量熔融或块状炉料已沉积到炉口内壁附近,堵眼泥被推至炉膛时,受熔融块料的顶压,堵眼泥可起着修补炉眼内口及受侵蚀炉壁的作用。

  (3)即使操作失误,炉衬内壁发生较严重的损坏或侵蚀,只要采用降低料面,将炉壁受损部位裸露出来,在其受损部位,在炉内部加入相应数量的耐火材料,然后,加料复盖,则能起到修补作用。因而,会有较长的炉衬使用寿命。

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