提高炼铜转炉寿命的技术措施.doc

提高炼铜转炉寿命的技术措施.忙.40A摘术措施1前言提高炼铜转炉寿命的技术措施孙兆富(中条山有色金属公司山西043700)gf1.oz要通过对影响转炉寿命的各种因素分析.联系车r实际提出了提高转护寿命的技关键词转炉温度风速耐火材料,一,中条山有色公司冶炼厂有3台20t卧式转炉,1993年粗铜产量为2.1万t,1994年预计达到23万t,随着粗铜产量的不断增加,转炉的寿命已不适应生产的要求,特别是1993年9月份以来,转炉寿命只有4o5O炉次.本文通过对影响转炉寿命的理论分析和本厂生产实际,提出提高转炉寿命的技术措施,日的在于提高转炉寿命,确保今后的生产.影响转炉寿命的原因甚多,归纳起来主要是由于机械力,热应力和化学腐蚀三种作用,而三种作用都与转炉操作温度有关.2转炉损坏的概况转炉正常生产情况下,转炉寿命取决于风口区砖的厚度.根据生产实践,转炉风口区砖的厚度为50mra时,就不可再继续使用.但在近期的生产中,由于种种原因,风口区砖余有15O300mm时,转炉其它部位炉衬就已严重损坏,被迫停炉.有时为了隹产,被迫进行补炉,造成人力,财力的浪费.转炉损坏情况如图1所示.着命图l转炉炉衬冲刷磨损示意图A正常磨损线,B一奉摩损线,C上损坏转炉炉衬的易损坏部位,通过实践确定顺序为:风口区,炉肩区上炉口区,端墙区和炉腹区.从图1中可以看出,转炉损坏是上炉口区和上炉口区与炉肩区的结合部位.转炉炉衬损坏部位与转炉的操作温度高低风压大小,风口风速,风管直径,风口角度,风口位置等因素有关以上几个参数选择适当,才能达到转炉吹炼的最佳条件3影响转炉寿命因素的分析3.1机械力影响主要是指熔体对炉衬的冲刷所造成的损坏.实践证明,熔体对炉衬的剧烈冲刷是炉衬损坏的主要原因上炉口区位于风口区上方,熔体在此部位运动更加剧烈,是转炉炉衬的薄弱部位=据近一年时41间内统计,吹炼仅30炉次耐火砖就只剩20mm.炉肩与上炉口结合部位也只有3050mm,3台转炉均有炉体钢板局部烧坏现象转炉寿命短已成为阻碍生产的主要因素,筑炉工和维修工经常连班加点忙下抢修,造成生产被动,镁砖单耗岛达3035kg,t铜本厂转炉风口个数18个.风L_=】内径48mm高压鼓风机额定风量260m:mill风机效率为80%:经过计锋得知本厂转炉风图2转炉溶池分区示意图l冷流,2:FeIuL成3:最高温4:FeO4还眨区,曼高温区位移口风速为106m/s(未考虑温度,系统漏风和管道压头损失因素的影响),低干有关资料转炉风口风速为100160m/s的数值据有关资料1.20t转炉风口总面积设计参数应为250cm,而本厂转炉风口总面积为325n2,远大干设计参数.在风量一定的情况F,通风面积增大,必然降低风口风速.风口区风速降低时,风速对熔体的穿透力相对减小,使鼓风锥形流股中心线和溶池最大高温区离开中心偏向风口区一侧,并有上升位移(图2).同时2区与4区也发生相应变化.造成上炉口部位严重损坏.解决l述阿题的办法是,(1)在风口管径和风E1个数不变的情况F增加鼓风压力(风机功率允许),即增加单位时间的鼓风餐,可提高转炉的处理能力(2)风机功率不足时,可减小风口直径到3842mm.即可满足风速要求【3)或者减少风口个数,在风口管经和鼓风量不变的情况下,转炉有15个风即可满足风速要求总之,采ILj上述三项措施均可提高风口风速,将锥犁流股中心线送到距风【区l3的位置,达到保护E炉口炉衬的月的.3,2热应力的影响指炉衬在高温时的热膨胀和在低温时的收缩对炉衬所引起的损坏.转炉为周期性作业,本厂从出铜到下一次进料一般为60l20min,在此期间转炉炉膛温度从l200降至800以下.如出现故障或月检修时炉膛温度降的更低.由于这种温度的急剧变化,从而产生很大的热应力,炉膛温度急剧下降时产生炉衬裂缝再进料时高温熔体顺缝流人炉衬内部,破坏了炉衬的整体结构,至使炉子使用后期部掉砖.甚至连片掉砖减少转炉寿命.据上述情况分析.提高转炉寿命烤炉足关键环节.据本厂实际测鼍.烤炉比较好时,拆炉残砖熔体渗人只有2030mm.烤炉比较差时,熔体渗入达到80l20mm,大幅度降低转炉寿命.增加烤炉设施,可在转炉等料,出现故障月椅修时及时烤炉(并可用于转炉大中小修炉的烤炉)使转炉炉膛温度始终保持在800以上这样可避免因热应力造成的炉衬损坏,提高炉衬的抗腐蚀,抗冲刷能力,达到提高转炉寿命的日的.3.3化学腐蚀的影响化学腐蚀包括铁橄榄石渣熔解镁质耐火材料;石英石与方镁石形成镁橄榄石:铁氧化物与方镁石及铬铁矿形成固熔体,引起铬铁矿晶粒破裂.及在吹炼二周期产出氧化亚铜和金属铜渗入砖体内部,使耐火材料结构松散而遭到破坏.在提高耐火材料抗冲刷抗腐蚀抗高温的能力方面,不仅要有良好的烤炉和操作条件,还要有高质量的耐火材料随着冶金工业的发展,市场上出现多种优质耐火材料.如:熔铸镁铬砖.再结合镁铬砖,直接璺结合镁铬砖,电熔再结合镁铬砖等=这些优质砖都具有抗高温,抗冲刷,抗腐蚀等优点,但其价格昂贵,在转炉卜单独使用.一次性投资大,经济上不合理.但如与普通镁铬砖配合使用.在转炉炉衬易损坏部位使用优质耐火材料,便可经济合理地提高转炉寿命直接结合型镁铬砖与普通镁铬砖配合使用在中条山冶炼J已做过工业性试验,取得良好的效果=试验中,直接结合型镁铬砖用,量是全部用砖量的1,3,不仅经济上合理,而且提高转炉寿命到l30140炉次,同时减轻了工人的劳动强度.所用优质砖的理化指标和技术性能如下表直接结合型镁铬砖性能指标城日指Mg.,G().(FCaO%SI()%常温耐强度Pa荷重软化温度.体积密度g,cmL扎率.异热系数.wm-k热线膨胀系数.%州5l03.4温度的影响转炉寿命受热应力,机械力和化学腐蚀三种作用的影响,而这i种作用的核心在于转炉的操作温度,炉温越高,三种作用都增大,使耐火材料的性能下降:氧化镁在硅酸亚铁渣中的溶解度除在渣含SiO:25%3O%区I略有降低外,从渣含SiO130%直到40%Ngo在渣中溶解度都是随SiO:含量增加而上升的.而且炉温越高,MgO在渣中熔解量越大,1350时溶解度是1250溶解度5%的2倍.这表明,炉温越高,渣含S曲!越人,对炉讨的损坏也越严重.中条山冶炼厂自t993年以来冰铜品位没有人的变化.转炉所用熔剂由金块矿改为石英石,金块矿古si0.低于石英石按本厂冰铜含Cu36%42%.Fe26%36%,S22%25%,石英石含SiO90%.金块矿含si70%计,每处理lt冰铜采用英作熔剂,用量为208kg.而用金块矿01J为267kg吹炼过程熔剂大量减少,fi造渣过程化学反应放热基本不变.这就有一定的热富余,造成炉温升高.转炉操作上叮证明这一点,根据工作经验观察炉膛发亮并有白色烟雾,砖缝明显露出,个别部位沟槽,这都是炉温过高的特征.根据上述分析和本厂实际,转炉一周期吹炼温度必须控制在1250以下,筛炉时必颁控制在l300以F,二周期吹炼必须控制在1170l2oO