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銅自熱熔煉爐用耐火材料的研究

時間:2018-03-24 14:11 來源:耐火磚廠家點擊:

  對于銅自熱熔煉爐這種新型熔煉設備用的耐火材料的問題俄羅斯并沒有解決,一切需從頭開始。為此,在總結已有鎂鉻耐火材料及鎂鋁耐火材料應用經驗的基礎上,提出三個研究方案:硅酸鹽結合鎂鉻磚、直接結合鎂鉻磚和鎂鉻磚。

  1. 硅酸鹽結合鎂鉻磚

  硅酸鹽結合鎂鉻磚的理化性能見表1,本試驗用于砌筑爐體和爐頂。幾次試驗結果表明,使用壽命均在4個月以內,效果甚不理想。這表明此方案不可取。

  表1硅酸鹽結合鎂鉻磚的理化性能

  硅酸鹽結合鎂鉻磚的理化性能

  2. 直接結合鎂鉻磚

  直接結合鎂鉻磚的理化性能列于表2。這是一種具有較高抗侵蝕性能和高溫強度的材料。使用后壽命有所提高,達到6個月左右,但仍遠未達到生產要求。原因在于:爐體部位鎂鉻磚出現銅的滲透而引起結構剝落;爐頂部位出現熱剝落和機械剝落,即機械應力的作用導致耐火材料的斷裂。

  表2直接結合鎂鉻磚的理化性能

  直接結合鎂鉻磚的理化性能

  3. 鎂鉻轉及爐頂砌筑結構

  本項研究從材料及砌筑結構兩方面同時進行試驗,試驗過程和效果具體情況如下。

  A材料的選取

  以高性能鎂鉻耐火材料的研究結果和爐況為依據,確定選材原則為:

  (1) 爐頂材料的選擇原則。熱穩定性好,抗SO2氣氛侵蝕性能好,以及高溫強度大等。

  (2) 爐體材料選擇原則??癸碀B透性強,耐渣、锍、氣沖刷性能好,以及高溫強度大等。

  根據以上原則選取鎂絡磚為爐體材料,鎂鋁尖晶石磚為爐頂材料,材料的理化性能列于表3。

  表3鎂鉻磚的理化性能

  鎂鉻磚的理化性能

  鎂鉻磚的理化性能

  B爐頂砌筑結構的調整

  為了消除由于爐頂砌筑不合理而引起的熱應力,在采用鎂鉻磚的同時對砌筑結構進行了調整。

  原設計爐頂鎂鉻磚為平砌拉柱法,砌筑簡圖如圖1所示。采用該設計砌筑的爐頂在氧槍管及加料管部位掉磚嚴重,爐頂鋼殼燒穿而被迫停爐檢修,使用壽命短。

  圖1鎂鉻磚平砌法簡圖

  1,3—預反應鎂鉻磚;2—鎂粉填料;4一直接結合鎂鉻磚

  為此,將原設計的平砌拉柱法改進為垂直爐壁拱形砌筑法。該法以確立消除應力等諸因素為重點,創立了一種獨具特色的垂直爐壁拱形砌筑結構,其結構如圖2所示。

  C使用效果

  使用結果表明,采用方鎂石結合鎂鋁尖晶石磚垂直爐壁拱形砌筑結構的爐頂共試驗3次,各次的爐壽命及檢修狀況見表4。爐頂用方鎂石結合鎂鋁尖晶石磚,爐體仍用鎂鉻磚。

  垂直爐壁拱形砌法

  圖2垂直爐壁拱形砌法

  1,2—直接結合鎂鉻磚;3,4—鎂鉻質三角磚;5,6—預反應鎂鉻磚

  表4爐壽命及檢修狀況

  爐壽命及檢修狀況

  次:使用磚型為:460mm×150mm×85/65mm; 460mm×150mm×85/ 50mm;異型磚;300mm×150mm ×75/65mm。使用4個月后因年度檢修而提前中修。此次測得幾個關鍵點的殘磚狀況如下:

  (1) 加料管、氧槍管之間及周邊區域殘磚長約在250 ~280rmn,仍為爐頂薄弱的區域;

  (2) 爐頂其他部位磚的蝕損尺寸約為100 ~200mm;

  (3) 爐頂磚的渣化層厚度在30mm以內;

  (4) 爐頂內襯結有50mm左右的渣殼,這是以前從未發現的良好現象。第二次:使用的磚型與次相同。使用6個月后因工廠為了確保下半年生產強行停爐檢修。對爐身、爐頂的燒蝕情況不明。

  第三次:使用磚型與次相同。使用9個月后停爐檢修。停爐后,對殘磚進行了檢查和分析,得知:

  (1) 觀察到爐頂內表面的結渣層較之前兩次更厚,達到了100mm以上,而磚的渣化層厚度仍在30mm之內。

  (2) 方鎂石結合鎂鋁尖晶石磚較之反應鎂鉻磚更能適應自熱爐頂部的使用環境,具有更優異的表現:鎂鋁磚的抗濃SO2煙氣及熔渣的沖刷和侵蝕能力強,渣化層薄;高溫性能優越,能形成覆蓋整個拱頂內表面的渣殼,渣殼厚度可達100mm;常溫強度高,高溫結構穩定性好,荷重軟化溫度高等性能成功地解決了加料管、氧槍管周邊等易損區域壽命過低的難題。

  (3) 從殘磚斷面分析可見,爐頂部易損部位在9個月的生產過程中,蝕損尺寸為290mm,殘余長度為160mm以上。按32mm/月的平均蝕損速度(290/9 = 32mm/月)推算,結合到爐頂襯層初期易損、中后期蝕損慢的特點,考慮1996 年2月中修后曾因原料短缺而停爐保溫半個月的不利影響,可以預測,該爐的實際使用壽命可達到16個月以上。

  4.結論

  通過多次生產試驗證明,方鎂石結合鎂鋁尖晶石磚和垂直爐壁拱形砲筑結構的使用,已成功地解決了自熱爐投產以來一度存在的爐頂損壞快、爐襯壽命短的難題,使爐頂的使用壽命由起初的不足兩個月提高到目前的16個月以上,并且,爐頂、爐身部位的檢修不同步的難題也隨之得以解決,徹底改變了該爐需一年檢修5 ~6次的狀況,為生產創造了有利的時間條件。

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