延長脫硫鐵水罐爐底壽命技術(shù)研究和應用

1、2003年4月April 2003鋼鐵研究Research on Iron &S teel第2期(總第131期N o.2(Sum131節(jié)能延長脫硫鐵水罐爐底壽命技術(shù)研究和應用歐陽德剛莊漢寧周明石劉成秋(武漢鋼鐵集團公司摘要分析了武鋼第一煉鋼廠脫硫鐵水罐罐底嚴重沖蝕的原因及相應的對策。通過一系列實驗室試驗,墊補澆注料可認為是較好的罐底耐火材料。工業(yè)試驗和應用表明,采用墊補澆注料提高了脫硫鐵水罐罐底壽命,帶來了明顯的經(jīng)濟效益。關(guān)鍵詞脫硫鐵水罐墊補澆注料壽命罐底STU DY AN D APP LICATION OF TECHN OLOG Y TO PR OLONGSERVICE LIFE O

2、F DESU LFURATIONH OT META L LADLE BOTTOMOuyang Degang Zhuang Hanning Zhou Mingshi Liu Chengqiu(Wuhan Iron and S teel C orporation Synopsis This paper analyses the reas on of serious erosion of desulfuration hot metal ladle bottom at 1S teelmaking Plant of WISC O and corresponding countermeasures.Thr

3、ough a series of laboratory experiment ,padding castable is considered to be g ood as refractory for the ladle bot 2tom.Industrial test and application showed that the service life of desulfuration hot metal ladle bot 2tom was prologed to a great extent due to using the padding castable ,which broug

4、ht about obvious benefits.K ey w ords desulfuration hot metal ladle padding castable life ladle bottom聯(lián)系人:歐陽德剛,教授級高工,武漢市(430080武鋼技術(shù)中心工藝所1前言隨著武鋼一煉鋼平改轉(zhuǎn)工程的順利投產(chǎn),轉(zhuǎn)爐品種鋼的生產(chǎn)逐步增加,要求脫硫的鐵水量不斷增多,從而使脫硫鐵水罐的使用頻率提高。目前,一煉鋼廠脫硫鐵水罐襯體所用的耐火材料情況為:罐沿普通粘土磚,渣線、罐體與罐底采用的是普通高鋁磚。在8個脫硫鐵水罐的條件下,罐底沖蝕嚴重的問題時時困擾著脫硫鐵水罐的正常周轉(zhuǎn)與生產(chǎn)組織,同時,也大大增

5、加了脫硫鐵水罐的維護工作量與生產(chǎn)成本1。因而,研究合理的技術(shù)措施,有效延長脫硫鐵水罐罐底使用壽命具有良好的經(jīng)濟意義。2技術(shù)措施的研究脫硫鐵水罐在實際脫硫過程中,鐵水自混鐵爐或鐵廠運鐵罐倒入其中,再由它送到脫硫站進行噴吹脫硫,然而,鐵水傾倒過程中的劇烈沖擊,致使脫硫鐵水罐罐底掉磚和沖蝕問題十分嚴重,由于罐底襯磚沖脫后的修復難度較大,并且修復后的砌體整體性較差,修復部分與原砌體結(jié)合強度較低,往往用一、兩次就再度沖脫,是導致脫硫鐵水罐大修的一個主要原因,具體破損部位如圖1所示;嚴重影響了脫硫鐵水罐的正常周轉(zhuǎn)與調(diào)配,增加了大修次數(shù),加重了脫硫工藝的生產(chǎn)成本,引起了一煉鋼廠有關(guān)部門及領(lǐng)導的高度重視,如何

6、有效地解決脫硫鐵水罐罐底掉磚與沖蝕問題則成為延長脫硫鐵水罐使用壽命的另一項重點內(nèi)容。為此,課題組成員對罐底破損原因進行了現(xiàn)場調(diào)研與分析,分析認為引起鐵水罐罐底破損嚴重的原因較多;一方面是鐵水倒入時落差較大,尤其從煉鐵廠運鐵罐倒入時落差尤為大,這樣大落差的鐵水沖擊,引起罐底砌體06沖脫破損;另一方面是罐底襯體是由耐火磚砌筑而成,由于灰漿與耐火磚之間材料性能方面的差異,在脫硫鐵水罐正常使用時,頻繁的急冷急熱導致磚縫的熱應力裂紋與收縮,在罐內(nèi)鐵水靜壓作用下滲入縫內(nèi),降低了罐底砌磚的整體性,引起罐底襯磚松脫;第三方面是脫硫鐵水罐中的鐵水溫度一般只有1300左右,而罐底砌筑材料則是高純、高強的耐火材料構(gòu)

7、成的,以提高其耐浸蝕性能,致使脫硫鐵水罐正常使用時磚縫灰漿燒結(jié)不充分,磚體之間接合強度不高,導致罐底掉磚破損。 經(jīng)過脫硫鐵水罐罐底破損原因的現(xiàn)場調(diào)研與分析,認為在目前的脫硫鐵水罐普通高鋁磚砌筑工藝及生產(chǎn)條件下,投資省、見效快的解決措施是研制一種高強耐磨耐蝕材料進行罐底墊補,提高罐底的整體性,保護罐底砌筑結(jié)構(gòu),達到提高脫硫鐵水罐使用壽命的目的。圖1罐底破損部位示意圖3底墊補料的研制根據(jù)墊補料的性能要求分析情況,參考有關(guān)與鐵水直接接觸部位澆注料的研制與應用情況,2-5有針對性地考慮了原材料選擇、墊補料配方、結(jié)合劑的組成和外加劑種類等多方面因素對墊補料性能的影響,并進行試驗室試驗研究。在脫硫鐵水罐罐

8、底墊補料的研制過程中,為了提高材料的抗沖擊、抗磨損及浸蝕性能,選擇了山西陽泉生產(chǎn)的純度較高的特級高鋁熟料為骨料和部分粉料,具體分為如下幾個級配,即85mm ,53mm ,31mm ,10mm ,及180目粉料;為了提高粉體基質(zhì)部分的耐蝕性、抗磨性、抗?jié)B透性及體積穩(wěn)定性,選擇了江蘇揚州晶輝特種耐火材料廠生產(chǎn)的致密剛玉細粉、湖北羅田碳化硅廠生產(chǎn)的320目碳化硅細粉和開封特種耐火材料廠生產(chǎn)的Al 2O 3微粉作為基質(zhì)部分的細粉與微粉。為了提高墊補料的高溫抗浸蝕性能,選用了氧化鉻綠來改善墊補料的抗浸蝕性能;為了解決墊補料高溫收縮引起的不利影響,選擇了雜質(zhì)含量低的藍晶石作為膨脹劑;從提高墊補料墊底的整體

9、性方面考慮,選擇了湖南衡陽生產(chǎn)的耐熱不銹鋼纖維;從改善材料的抗熱震性方面考慮,選擇了防爆性能優(yōu)良的添加劑作為防爆劑,一方面可滿足脫硫鐵水罐快速烘烤的要求,同時也滿足了脫硫鐵水罐正常使用時急冷急熱頻繁的需要;為了滿足墊補料高強耐磨的性能要求,還選擇了高強鋁酸鹽水泥與多種微粉作為墊補料復合結(jié)合劑的組分,此外,為了改善墊補料的施工性能,減輕施工勞動強度,特加入了適量的有機和無機復合而成的復合減水劑,以提高墊補料施工時的流變性,改善墊補料的致密性。主要原料的化學組成如表1所示。表1原材料的化學組成原料名稱w B %Al 2O 3Cr 2O 3S iCS iO 2Fe 2O 3K 2O +Na 2O特級

10、高鋁料88.094.010.18碳化硅90致密剛玉細粉99.00.20.20.2氧化鉻綠99.6Al 2O 30.14藍晶石5559<40<0.5<0.3在上述原材料選擇的基礎(chǔ)上,進行了墊補料配方設(shè)計,根據(jù)墊補料性能要求,在試驗室進行了反復的配方調(diào)整試驗與分析,確定了性能合適的脫硫鐵水罐罐底墊補料配方,并制成40×40×160mm 的試樣送往技術(shù)中心檢測所進行檢測,檢測結(jié)果如表2所示。表2罐底墊補料理化性能指標項目w (Al 2O 3%體密(g cm -3110×16h耐壓強度MPa抗析強度MPa110×16h1350×3h1

11、10×16h1350×3h線變化率%1350×3h耐火度檢測值742.813271819+0.161770164工業(yè)性試驗與應用在有關(guān)部門及領(lǐng)導的大力支持下,在現(xiàn)場操作人員的大力協(xié)助下,在完成罐沿整體澆注和罐口小修涂抹的基礎(chǔ)上,在不改變其它部位襯體用耐火材料的前提下,于1999年底,在4、5、6號脫硫鐵水罐上正式進行了脫硫鐵水罐罐底墊補料的工業(yè)性試驗,每次墊補用料量視罐底破損程度不同而不同,約為0.51t ,具體如圖2所示。通過長達2個多月的工業(yè)性試驗,取得了優(yōu)良的試驗效果,達到了預期的試驗目的;具體如下,墊補料施工性能能滿足現(xiàn)場施工條件要求,墊補施工后進行脫硫鐵

12、水罐的正常烘烤,沒有出現(xiàn)墊補層開裂、脫落等現(xiàn)象,3個罐皆墊補2次,各自的罐齡為549、572、550次,試驗的平均罐齡為557次,與1999年一煉鋼廠脫硫鐵水罐平均罐齡的485次相比,提高罐齡72次罐,并在一煉鋼廠全部8個脫硫鐵水罐上推廣應用,達到了罐底壽命與罐體其它部位相匹配的效果,消除了因罐底破損而引起的大修。通過統(tǒng)計計算,每提高一次罐齡,節(jié)約大修成本費112.11元次,則每個大修周期每個罐節(jié)約成本8071.92元,每個罐一年的大修周期6個,8個罐全年節(jié)約成本為8071.92×6×8=387448.16元,扣除墊補料成本20萬元,僅節(jié)約成本一項的效益為18.745萬元。

13、 圖2缺席底墊補示意圖5結(jié)語經(jīng)過細致的現(xiàn)場調(diào)研,全面分析了影響脫硫鐵水罐罐底使用壽命的主要原因,探討并制定了相應的技術(shù)措施,具體是采用罐底墊補料進行罐底墊補,增強罐底的抗沖擊、抗磨損能力,延長罐底使用壽命,解決罐底使用壽命與罐體使用壽命不匹配的問題。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)脫硫鐵水罐罐底的具體使用工況條件,分析罐底墊補料的性能要求,并進行了試驗室的試驗研制工作和長時間的工業(yè)性試驗,取得了優(yōu)良的工業(yè)性試驗效果,深受現(xiàn)場操作人員的歡迎,得到了使用廠家各方面的認可,使脫硫鐵水罐的平均使用壽命從原來的不到485次穩(wěn)定到550次以上,提高使用壽命70余次,有效地提高了脫硫鐵水罐的周轉(zhuǎn)頻率,為武鋼一煉鋼廠煉鋼鐵水

14、原料提高脫硫水平與脫硫鐵水比例創(chuàng)造了良好的條件;經(jīng)初步計算,經(jīng)濟效益明顯。下一步還需從進一步降低脫硫鐵水罐罐底維護成本角度出發(fā),探討降低罐底墊補料的生產(chǎn)制作成本,提高罐底墊補料推廣應用的經(jīng)濟效果,同時進一步完善延長脫硫鐵水罐罐底使用壽命的技術(shù)措施,爭取在脫硫鐵水罐罐底墊補耐火材料不大幅度提高檔次的條件下,將脫硫鐵水罐罐底使用壽命進一步提高,以滿足武鋼一煉鋼廠噴吹脫硫降低成本的需要。參考文獻1歐陽德剛、莊漢寧、劉成秋等.延長脫硫鐵水罐罐沿使用壽命的技術(shù)研究與應用.武鋼技術(shù),2002,(3:1316料,2001,(5:283284材料,2001,(3:1721731998,(5:2732755邰力,陳守平,張力等.出鐵溝高溫自流澆注料的研制與應用.耐火材料,1999,(1:3136(收稿日期:2002-09-28巴西蓋爾道擬增加粗鋼產(chǎn)量2003年巴西蓋爾道集團的粗鋼產(chǎn)量將從200