2009年论文,高炉出铁沟改造和应用.doc

高炉出铁沟长寿化新技术改造与应用孙志红1） 王 伟1） 魏红玉2）1）河南焦作诺尔曼炉业有限公司2）山西晋城福盛钢铁有限公司炼铁厂河南焦作诺尔曼炉业有限公司采用优质刚玉，高纯碳化硅等精选材料，添加复合高新防爆结合剂开发研制的铁沟浇注料，整体浇注单铁口高炉出铁沟，并将出铁主沟创新改造为储铁式结构；撇渣器采用整体浇注，过梁优化设计为活动预制件，可随时更换。在山西晋城福盛钢铁有限公司炼铁厂1#（580 m3）高炉出铁沟改造后应用表明，改造后的铁沟无修补连续使用超过3个月，一次通铁量超18万t。据现场观察和测量，使用效果极好，充分显示该技术可以大幅度延长高炉出铁沟寿命，防爆性能优异。1 总体思路现代大型高炉出铁沟已普遍使用优质的Al2O3-SiC-C质低水泥浇注料。因为浇注料的体积密度高，相对于同材质的耐火捣打料，浇注料则更耐冲刷，因而使用寿命更长。但是，容积1000 m3以下的中小型高炉一般设计为单个出铁口，出铁间隔时间短，无法保证一般浇注料施工所需要的养护、烘烤时间。所以，单铁口出铁的高炉普遍采用免烘烤捣打料作为铁沟工作内衬。免烘烤捣打料采用树脂或焦油结合，捣打时间短，无须烘烤，可立即出铁水。但是，捣打料存在使用寿命太短的问题，特别是落铁点，一般使用37天就必须修补。这主要是因为捣打沟衬一般只是沟底表面一层相对密实，而表层以下及沟帮部位都很疏松，不耐冲刷。由于捣打的铁沟使用寿命太短，造成出铁沟修补过于频繁，炉前工人劳动强度太大，高热的环境又造成很多不安全的因素，免烘烤捣打料的质量更难以保证。因此，如何有效地提高单出铁口高炉出铁沟的使用寿命，是我们一直以来十分关心的重大课题。我们的总体思路：就是用大高炉出铁沟浇注料作为中小高炉铁沟长寿的突破口，同时兼顾中小高炉出铁间隔时间短的特点，使铁沟浇注料能在尽可能短时间内施工、烘烤和使用。2 技术方案2.1 将非储铁式出铁主沟改造为储铁式出铁主沟传统的单铁口高炉主沟是一条旱沟。每次出完铁后，主沟沟底不会残存铁水。这样的好处是便于清沟，便于修补。将主沟结构进行改造，首先降低主沟深度，并将主沟沟底变成一条曲线。该曲线整体低于撇渣器的出铁口位置。经过改造后的铁沟，在正常生产期间总能储存相当量的铁水，我们称其为储铁式铁沟。储铁式铁沟大大改善了耐火材料的急冷急热环境，耐火材料得到更好的烧结，特别有利于耐火材料的长寿。同时，在铁沟内储存有大量铁水的情况下，操作工人也不会随意向铁沟内打水，避免了急冷情况的出现。此外，当铁水从高炉中喷出时，铁水将不再直接冲击铁沟的耐火材料，而是落在沟内残存的铁水上，这将给沟底耐火材料以极好的缓冲，极大地减轻了铁水对铁沟耐火材料的冲刷，对延长耐火材料寿命有极大好处。2.2 将撇渣器横梁改造成可更换式横梁传统的撇渣器是一个整体捣打结构。撇渣器最易损坏的部位是中间的过梁。改造方案首先将撇渣器的进铁口标高进行了调整，使之能够满足主沟的储铁要求。其次，将撇渣器横梁设计成可更换式预制件，当其损毁时，在不影响正常出铁的情况下即可更换。撇渣器底部的残铁口还是与传统的留法一样，待要进行主沟或撇渣器修补时，主沟与撇渣器内的存留铁水从撇渣器底部的残铁口放出。2.3 采用快烘浇注料整体浇注主沟和支沟2.3.1 快烘浇注料的生产生产快烘浇注料的主要原材料为致密刚玉、棕刚玉、碳化硅、铝微粉、硅微粉、纯铝酸钙水泥及复合防爆结合剂等。快烘浇注料的生产工艺流程见图1。原料基地进厂精选分配理化检测合格原料称量配比混合搅 拌检测包 装预制件热处理发运出厂图1产品的生产工艺流程图快烘浇注料的性能指标见表1。表1 快烘浇注料的性能指标项目GCJ-75主沟料GPJ-75撇渣器料GCJ-65支沟料化学组成（w）/%Al2O3757565SiC+C182520体积密度/(gcm-3)11024h3.02.952.7515003h2.952.902.70耐压强度/MPa11024h35383015003h455035抗折强度/MPa11024h55.5415003h78.56永久线变化/15003h00.200.200.152.3.2 主沟和支沟全部整体浇注使用快烘浇注料，对主沟和支沟全部实施整体浇注。浇注后1 h即可脱模并可立即大火烘烤，12 h后即可直接出铁水。当铁沟修补时，采用套浇工艺，套浇完成后的铁沟可以快速脱模，并可立即用大火烘烤，12 h后出铁。支沟用时则会更短。3.2.3 应用效果1）主沟，撇渣器及支沟整体浇注时间只需1620 h。2）主沟一次性通铁量达到20万t。3）主沟不修补一次性使用时间超过100天。4) 主沟套浇修补仅用12 h即可通铁水。5) 支沟的修补利用出铁间隔时间，不影响正常出铁。3 长寿化新技术改造的创新点1) 改造后的主沟内一直有较多铁水存留，出铁时的铁水将不直接冲击耐火材料，而是落到了储存的铁水上，这给铁沟耐火材料以极好的缓冲，对延长耐火材料寿命起到极大的作用；2) 改造后的主沟内由于存留大量铁水，使铁沟内的温度相对恒定，耐火材料受急冷急热影响相对较小，对延长耐火材料寿命也起到了极其重要的作用；3) 由于采用浇注法施工造衬，所构筑的沟衬从表面到内部都很致密，不存在捣打料那样只有表面密实而内部疏松的问题，因此铁沟使用寿命可大幅度延长；4) 由于使用了快烘防爆技术，使原来仅仅能够在大高炉上使用的材料转化到中小型高炉上。其套浇、修补过程均能满足中小型高炉的使用要求；5) 由于铁沟使用寿命大幅延长，所以炉前工人的劳动强度大幅度降低，环境条件大幅度改善。铁沟使用寿命延长后，吨铁产量的铁沟耐火材料消耗大幅