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    鎳鐵礦熱爐冷凝爐襯的設計關系著耐火材料的使用壽命

    發布時間:2019/6/27 17:13:24

      鎳鐵礦熱爐中應用冷凝爐襯剛剛開始,各企業采用的冷凝爐襯結構有很大不同。除了鎳鐵礦熱爐冷凝爐襯的爐底和爐墻材料有很大差別外,冷卻方式也存在差異。

      冷凝爐襯原理早已成功應用于世界范圍的耐火材料領域,如煉鐵高爐、直接還原電爐等,其原理就是將有效的冷卻與較薄的、具有高的熱效率和熱傳導的爐襯材料相結合,使得耐火材料的熱表面溫度遠遠低于鐵水的凝固溫度,令其表面易被渣和金屬凝固其上,形成一層保溫絕熱層。有效的冷卻、高導熱的爐襯材料與爐渣在耐火材料表面絕熱效果的有機結合,使得耐火材料的溫度低于冶煉工藝中所有化學反應的“臨界反應溫度”。耐火材料的化學侵蝕取決于溫度,如果耐火材料的溫度維持在化學反應的臨界溫度之下,化學反應就不會發生。因此,只要保持有效和足夠的冷卻強度,爐襯材料的溫度就會足夠低,即可減少和防止化學侵蝕的發生,確保了爐襯的壽命。

      1、冷卻強度和冷卻方式是冷凝爐襯設計中首要考慮的重點因素,需要考慮分段、分部位采用不同的冷卻強度,確保整個爐襯的長壽。冷凝爐襯結構中,出鐵口位置及整個爐墻的渣鐵界面位置的冷卻與其他部位是不同的,出鐵口冷卻既要考慮冷凝保護出鐵口磚不被損壞,還要考慮冷卻強度過大會造成開眼出鐵困難,給生產造成不利影響。因此在出鐵口結構設計時要采用復合結構,利用高導熱石墨圓柱磚鑲嵌在半石墨磚上,既考慮到導熱又考慮出鐵時鐵水溫度不能降得太快,同時圓柱型鐵口磚又可以隨時更換。河南某公司已經在冷凝爐襯設計中應用了該結構,而且在很多炭質冷凝爐襯結構設計中,出鐵口的半石墨化炭磚外增加了銅冷卻壁,保護了出鐵口不被侵蝕。某鐵合金企業采用Ucar炭磚沒有銅冷卻壁冷卻出鐵口炭磚,很容易造成出鐵口炭磚的損壞。

      2、冷凝爐襯的冷卻方式要考慮冷卻強度與冶煉過程中能量的輸出相匹配,但冶煉生產是周期性的,因此冷卻水的強度最好能做到可調,尤其當冶煉過程中送電負荷增大或者配料變化時,因為渣溫的巨大波動會影響自保護爐襯厚度的穩定,因為設計時參考的送電功率是一個范圍,生產中工人搶產量時會增加送電負荷,因此要考慮設計時冷卻強度要能實現可變。

      3、冷凝爐襯的結構設計跟生產產品是密切相關的,尤其是對直接跟熔融渣接觸的保護性耐火材料的選擇也很重要,冷凝爐襯中自保護爐襯的形成最終是熔融渣與爐襯結構中的內保護層相互作用形成了穩定厚度的自保護爐襯,如果保護爐襯與熔融渣反應產生的產物熔點遠低于冶煉中生產中的熔渣,該層保護層將很快被侵蝕掉,使得冷凝爐襯復合結構中的熱面直接暴露在熔渣之下,會損壞冷凝爐襯的熱面結構,尤其是炭質冷凝爐襯,將很可能發生快速“吃炭”反應。

      4、目前冷凝爐襯應用中還沒有很好解決的關鍵問題是溫度監控的穩定性和可靠性,因為預埋熱電偶的信號采集和傳輸受到大電流磁場的干擾,在實際應用中總會出現巨大波動,監測的爐襯溫度和爐底溫度難以作為現場調整操作方式、送電制度、冷卻強度的依據,即使可以實現冷卻強度的調整也會無濟于事。

      5、炭質冷凝爐襯結構中采用的無水膠泥雖然使用量很少,卻是冷凝爐襯復合結構中重要的原材料,高導熱系數及高溫燒結后的強度要大,同時在烘爐進程中要保持穩定態存在,某公司的炭質冷凝爐襯中的無水膠泥在電爐損壞后發現,砌筑縫隙間的無水膠泥已經不存在了,炭磚之間均有很大縫隙,這將導致鐵水的穿透,但某鐵合金公司的Ucar爐襯中的無水膠泥在使用5年半后還穩定地結合在炭磚之間,甚至其強度都高于炭磚本身,因此國產化的冷凝爐襯必須解決該問題,小材料決定了整個炭質冷凝爐襯的壽命。

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