高爐進(jìn)風(fēng)裝置內(nèi)襯耐火材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用.doc

高爐進(jìn)風(fēng)裝置內(nèi)襯耐火材料的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)世林（漯河）冶金設(shè)備有限公司 張海佑 郭榮霞摘要: 選用鋁鎂尖晶石結(jié)合的剛玉耐磨澆注料，耐高溫涂料為原料，做試塊，在底部注模面刷涂一定厚度的涂料，在不同溫度下燒成，在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，分析了不同厚度的涂料，在不同溫度下對(duì)材料耐磨性能的影響。結(jié)果表明：涂刷合理厚度的涂料能大大提高材料的常溫耐磨性能,進(jìn)一步做試驗(yàn)測(cè)試涂刷涂料后的隔熱效果。以此設(shè)計(jì)多層材料施工，加強(qiáng)隔熱。并投入了高爐熱風(fēng)管進(jìn)風(fēng)裝置工業(yè)應(yīng)用，效果良好。關(guān)鍵詞: 進(jìn)風(fēng)裝置、澆注料，涂料，耐磨性, 隔熱性目前,煉鐵技術(shù)提高送風(fēng)溫度已成為必然,但是送風(fēng)管道能不能承受新負(fù)荷,已經(jīng)帶來(lái)技術(shù)瓶頸,為此必須采用新材料和新工藝制做送風(fēng)管道滿足煉鐵技術(shù)的發(fā)展。本文對(duì)送風(fēng)管道上直吹管內(nèi)襯材料的耐磨性, 隔熱性進(jìn)行了研究和試驗(yàn),試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明采用新材料、新工藝后應(yīng)用效果顯著提高。1. 選用材料指標(biāo)及配制1.1 選用主要原料選用的材料指標(biāo)見(jiàn)表1表1 原料化學(xué)組成（%）原 料 Al2O3 MgO SiO2 CaO Fe2O3 TiO2 K2O+Na2O電熔棕剛玉 95.60 0.16 1.20 0.20 0.40 3.30 -礬土基剛玉 98.7 0.02 0.01 0.03 0.15 0.01 0.06電熔鎂砂 - 97.00 - - - - -水泥 71.01 - 1.00 28.00 97 - - - -電熔鎂鋁尖晶石 70.40 28.40 0.30 0.40 - - -1.2 配料過(guò)程粗骨料（63mm）電熔棕剛玉，細(xì)骨料（30.5mm）、 320目粉料均采用礬土基剛玉、電熔鎂鋁尖晶石，骨料總比例6272%，320目電熔鎂砂粉料、水泥 、硅灰、 - Al2O3、工業(yè)級(jí)Cr2O3、復(fù)合減水劑、防暴劑、若干配料，混合，加水5.55.8%，做試塊 4040160mm, 110 5 烘干12h，測(cè)量各項(xiàng)指標(biāo)，見(jiàn)表2表2 鋁鎂尖晶石結(jié)合的剛玉耐磨澆注料指標(biāo):化學(xué)成分，%耐壓強(qiáng)度，Mpa抗折強(qiáng)度，Mpa線變化，%體密，g/cm3氣孔率，%Al2O3 ，82MgO ，8.2Cr2O3 ，3.11101350110135013501101101350空白 刷涂料75.690.08.511.70.202.9814.015.08.7注：1350氣孔率為表面涂刷涂料后并烘干所測(cè)試1.3 耐高溫涂料 選用Al2O3 Zr2O3質(zhì)加紅外線不透明復(fù)合材料，指標(biāo)見(jiàn)表3表3 耐高溫涂料指標(biāo)項(xiàng) 目 指 標(biāo)粘結(jié)強(qiáng)度Mpa ， 17線變化%，10006h， 0.05;熱導(dǎo)率W(mK)-1， 0.3發(fā)射率 ，1200 0.871.4 硅酸鋁纖維紙選用硅酸鋁纖維紙（厚度2mm）作為隔熱材料，指標(biāo)見(jiàn)表4表4 硅酸鋁纖維紙指標(biāo)項(xiàng) 目指 標(biāo)長(zhǎng)期使用溫度/面密度/gm-2密度/ gcm-3加熱線變化/%抗張強(qiáng)度/Pa15mm200mm熱導(dǎo)率/W(mK)-1 1000 2007000.35o.444縱向20852597橫向1161776700,0.095;900,0.108;1000,0.1352. 耐磨性試驗(yàn)過(guò)程2.1 試塊制做用鋁鎂尖晶石結(jié)合的剛玉耐磨澆注料,按YB/T5201.12003制做100mm100 mm25mm樣品,其中4塊為空白樣品,12塊進(jìn)一步做下步試驗(yàn);2.2 涂刷涂料將12塊樣品分為三組,每組三塊, 在底部注模面用刷子刷不同厚度的涂料,1105烘干,厚度如下:2.3 燒成每組兩塊，在12503h，13503h燒成后,觀察表觀狀況,2.4 測(cè)試測(cè)試常溫耐磨性能,指標(biāo)及表面狀況如下表5、表6表5、12503h組別空白組A組B組C組涂料厚度，mm0010305燒后現(xiàn)象正常涂料附著表面涂料附著表面表面有微裂紋耐磨性895856不測(cè)試表6、13503h組別空白組A組B組C組涂料厚度，mm0010305燒后現(xiàn)象正常涂料滲如表面涂料滲入表面表面有微裂紋耐磨性8.65.65.2不測(cè)試2.5 切樣切開(kāi)樣品，斷面斷面，涂料滲入深度，均在12mm左右。3. 隔熱性能試驗(yàn) 圖1. 試塊圖試塊制做兩塊，其中一塊在鋼板內(nèi)側(cè)，平鋪硅酸鋁纖維紙，在模型中澆筑試驗(yàn)料，養(yǎng)護(hù)，烘干，在料表面刷涂0.2mm厚涂料，再烘干。另一塊不涂刷涂料，制作工藝同第一塊。見(jiàn)圖1。分別放置于電爐爐門(mén)處，縫用高溫密封材料封嚴(yán)，均按同一升溫曲線（到1200）升溫，對(duì)澆注料表面進(jìn)行加熱，測(cè)試塊內(nèi)外表面溫度，數(shù)據(jù)見(jiàn)圖2 圖2 各點(diǎn)溫度曲線注：K為有涂料試塊外表面（鋼板）溫度平均值，K 為無(wú)涂料試塊外表面（鋼板）溫度平均值。 數(shù)據(jù)顯示，爐溫升至1200后，兩試塊外表溫度相差100以上。4 結(jié)果分析根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)，耐磨性指標(biāo)提高35%左右，氣孔率指標(biāo)下降42%，表面溫度下降100以上。 以上試驗(yàn)結(jié)果表明，涂料刷涂后，材料的常溫耐磨性大大提高，隔熱效果明顯。進(jìn)一步分析研究，涂料在以上溫度下出現(xiàn)液相并形成低溶點(diǎn)溶體，進(jìn)一步與底材固相反應(yīng)生成鎂鋁鉻尖晶石，由于涂料添加大量超微粉制作，并添加反應(yīng)活化劑，在11001350尖晶石合成化完成，低溶點(diǎn)溶體滲入表面，表面一定深度氣孔微細(xì)化，致密化，降低了對(duì)流傳熱的效果，最終剛玉骨料由生成的尖晶石結(jié)合，基質(zhì)得到優(yōu)化，整體材料高溫性能良好。 基質(zhì)的優(yōu)化，材料強(qiáng)度提高，耐磨性能得到明顯改善，完全滿足高風(fēng)速的沖刷，涂料中添加了紅外線不透明物質(zhì)，熱輻射傳熱作用減弱，氣孔微細(xì)化使熱對(duì)流作用同樣減弱，隔熱效果進(jìn)一步增加， 超薄硅酸鋁纖維紙代替?zhèn)鹘y(tǒng)的輕質(zhì)澆注料的應(yīng)用，同樣的隔熱效果可以降低隔熱層重量，對(duì)于減輕設(shè)備重量有重要意義。5 在進(jìn)風(fēng)裝置設(shè)備上設(shè)計(jì)應(yīng)用根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在進(jìn)風(fēng)裝置上進(jìn)行設(shè)計(jì)，見(jiàn)圖3 圖3 進(jìn)風(fēng)裝置彎管、直吹管部分 6 工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn) 我公司在高爐、熱風(fēng)爐進(jìn)送風(fēng)管道設(shè)備系統(tǒng)內(nèi)襯進(jìn)行了如上的設(shè)計(jì)施工，硅酸鋁纖維紙鋪設(shè)5mm2mm厚，內(nèi)襯耐火材料厚度如下，涂料施工按試驗(yàn)方案進(jìn)行。應(yīng)用于江蘇、河北兩家鋼廠工藝參數(shù)見(jiàn)下表7、表8： 表7 江蘇某鋼廠工藝參數(shù)、進(jìn)風(fēng)管道表面溫度參數(shù) 數(shù)值高爐 /m3 450送風(fēng)溫度/ 1150風(fēng)壓/Mpa 0.25直吹管表面溫度/（內(nèi)襯材料厚度40mm） 240 其它管道表面溫度/ 150 注：直吹管共三套，一套灌渣報(bào)廢外，其余壽命均超過(guò)10個(gè)月仍在使用。表7 河北某鋼廠工藝參數(shù)、進(jìn)風(fēng)管道表面溫度參數(shù) 數(shù)值高爐 /m3 500送風(fēng)溫度/ 1170風(fēng)壓/Mpa 0.26直吹管表面溫度/（內(nèi)襯材料厚度50mm） 240 其它管道表面溫度/ 150注：直吹管共三套，壽命均超過(guò)8個(gè)月仍在使用。6 結(jié)論：利用尖晶石結(jié)構(gòu)牢固、熔點(diǎn)高、熱膨脹小、熱應(yīng)力低、抗熱震性好的優(yōu)點(diǎn)，靠原位反應(yīng)生成，大大改善了材料的基質(zhì)性能，優(yōu)化配比及各種添加劑，材料可以在較低溫度下活化燒結(jié)，得到優(yōu)良高溫力學(xué)性能的不定型耐火材料材料，比傳統(tǒng)莫來(lái)石材料、高鋁質(zhì)材料優(yōu)越。利用高溫涂料燒結(jié)后可以增加底材耐磨性，可以隔斷輻射傳熱，對(duì)于節(jié)能降耗有重要意義。硅酸鋁纖維紙，導(dǎo)熱率極低，保溫效果優(yōu)良；其柔軟性能，可緩沖工作層產(chǎn)生的熱應(yīng)力，