延长脱硫铁水罐炉底寿命技术研究和应用

1、2003年4月April 2003钢铁研究Research on Iron &S teel第2期(总第131期N o.2(Sum131节能延长脱硫铁水罐炉底寿命技术研究和应用欧阳德刚庄汉宁周明石刘成秋(武汉钢铁集团公司摘要分析了武钢第一炼钢厂脱硫铁水罐罐底严重冲蚀的原因及相应的对策。通过一系列实验室试验,垫补浇注料可认为是较好的罐底耐火材料。工业试验和应用表明,采用垫补浇注料提高了脱硫铁水罐罐底寿命,带来了明显的经济效益。关键词脱硫铁水罐垫补浇注料寿命罐底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联系人:欧阳德刚,教授级高工,武汉市(430080武钢技术中心工艺所1前言随着武钢一炼钢平改转工程的顺利投产,转炉品种钢的生产逐步增加,要求脱硫的铁水量不断增多,从而使脱硫铁水罐的使用频率提高。目前,一炼钢厂脱硫铁水罐衬体所用的耐火材料情况为:罐沿普通粘土砖,渣线、罐体与罐底采用的是普通高铝砖。在8个脱硫铁水罐的条件下,罐底冲蚀严重的问题时时困扰着脱硫铁水罐的正常周转与生产组织,同时,也大大增

5、加了脱硫铁水罐的维护工作量与生产成本1。因而,研究合理的技术措施,有效延长脱硫铁水罐罐底使用寿命具有良好的经济意义。2技术措施的研究脱硫铁水罐在实际脱硫过程中,铁水自混铁炉或铁厂运铁罐倒入其中,再由它送到脱硫站进行喷吹脱硫,然而,铁水倾倒过程中的剧烈冲击,致使脱硫铁水罐罐底掉砖和冲蚀问题十分严重,由于罐底衬砖冲脱后的修复难度较大,并且修复后的砌体整体性较差,修复部分与原砌体结合强度较低,往往用一、两次就再度冲脱,是导致脱硫铁水罐大修的一个主要原因,具体破损部位如图1所示;严重影响了脱硫铁水罐的正常周转与调配,增加了大修次数,加重了脱硫工艺的生产成本,引起了一炼钢厂有关部门及领导的高度重视,如何

6、有效地解决脱硫铁水罐罐底掉砖与冲蚀问题则成为延长脱硫铁水罐使用寿命的另一项重点内容。为此,课题组成员对罐底破损原因进行了现场调研与分析,分析认为引起铁水罐罐底破损严重的原因较多;一方面是铁水倒入时落差较大,尤其从炼铁厂运铁罐倒入时落差尤为大,这样大落差的铁水冲击,引起罐底砌体06冲脱破损;另一方面是罐底衬体是由耐火砖砌筑而成,由于灰浆与耐火砖之间材料性能方面的差异,在脱硫铁水罐正常使用时,频繁的急冷急热导致砖缝的热应力裂纹与收缩,在罐内铁水静压作用下渗入缝内,降低了罐底砌砖的整体性,引起罐底衬砖松脱;第三方面是脱硫铁水罐中的铁水温度一般只有1300左右,而罐底砌筑材料则是高纯、高强的耐火材料构

7、成的,以提高其耐浸蚀性能,致使脱硫铁水罐正常使用时砖缝灰浆烧结不充分,砖体之间接合强度不高,导致罐底掉砖破损。 经过脱硫铁水罐罐底破损原因的现场调研与分析,认为在目前的脱硫铁水罐普通高铝砖砌筑工艺及生产条件下,投资省、见效快的解决措施是研制一种高强耐磨耐蚀材料进行罐底垫补,提高罐底的整体性,保护罐底砌筑结构,达到提高脱硫铁水罐使用寿命的目的。图1罐底破损部位示意图3底垫补料的研制根据垫补料的性能要求分析情况,参考有关与铁水直接接触部位浇注料的研制与应用情况,2-5有针对性地考虑了原材料选择、垫补料配方、结合剂的组成和外加剂种类等多方面因素对垫补料性能的影响,并进行试验室试验研究。在脱硫铁水罐罐

8、底垫补料的研制过程中,为了提高材料的抗冲击、抗磨损及浸蚀性能,选择了山西阳泉生产的纯度较高的特级高铝熟料为骨料和部分粉料,具体分为如下几个级配,即85mm ,53mm ,31mm ,10mm ,及180目粉料;为了提高粉体基质部分的耐蚀性、抗磨性、抗渗透性及体积稳定性,选择了江苏扬州晶辉特种耐火材料厂生产的致密刚玉细粉、湖北罗田碳化硅厂生产的320目碳化硅细粉和开封特种耐火材料厂生产的Al 2O 3微粉作为基质部分的细粉与微粉。为了提高垫补料的高温抗浸蚀性能,选用了氧化铬绿来改善垫补料的抗浸蚀性能;为了解决垫补料高温收缩引起的不利影响,选择了杂质含量低的蓝晶石作为膨胀剂;从提高垫补料垫底的整体

9、性方面考虑,选择了湖南衡阳生产的耐热不锈钢纤维;从改善材料的抗热震性方面考虑,选择了防爆性能优良的添加剂作为防爆剂,一方面可满足脱硫铁水罐快速烘烤的要求,同时也满足了脱硫铁水罐正常使用时急冷急热频繁的需要;为了满足垫补料高强耐磨的性能要求,还选择了高强铝酸盐水泥与多种微粉作为垫补料复合结合剂的组分,此外,为了改善垫补料的施工性能,减轻施工劳动强度,特加入了适量的有机和无机复合而成的复合减水剂,以提高垫补料施工时的流变性,改善垫补料的致密性。主要原料的化学组成如表1所示。表1原材料的化学组成原料名称w B %Al 2O 3Cr 2O 3S iCS iO 2Fe 2O 3K 2O +Na 2O特级

10、高铝料88.094.010.18碳化硅90致密刚玉细粉99.00.20.20.2氧化铬绿99.6Al 2O 30.14蓝晶石5559<40<0.5<0.3在上述原材料选择的基础上,进行了垫补料配方设计,根据垫补料性能要求,在试验室进行了反复的配方调整试验与分析,确定了性能合适的脱硫铁水罐罐底垫补料配方,并制成40×40×160mm 的试样送往技术中心检测所进行检测,检测结果如表2所示。表2罐底垫补料理化性能指标项目w (Al 2O 3%体密(g cm -3110×16h耐压强度MPa抗析强度MPa110×16h1350×3h1

11、10×16h1350×3h线变化率%1350×3h耐火度检测值742.813271819+0.161770164工业性试验与应用在有关部门及领导的大力支持下,在现场操作人员的大力协助下,在完成罐沿整体浇注和罐口小修涂抹的基础上,在不改变其它部位衬体用耐火材料的前提下,于1999年底,在4、5、6号脱硫铁水罐上正式进行了脱硫铁水罐罐底垫补料的工业性试验,每次垫补用料量视罐底破损程度不同而不同,约为0.51t ,具体如图2所示。通过长达2个多月的工业性试验,取得了优良的试验效果,达到了预期的试验目的;具体如下,垫补料施工性能能满足现场施工条件要求,垫补施工后进行脱硫铁

12、水罐的正常烘烤,没有出现垫补层开裂、脱落等现象,3个罐皆垫补2次,各自的罐龄为549、572、550次,试验的平均罐龄为557次,与1999年一炼钢厂脱硫铁水罐平均罐龄的485次相比,提高罐龄72次罐,并在一炼钢厂全部8个脱硫铁水罐上推广应用,达到了罐底寿命与罐体其它部位相匹配的效果,消除了因罐底破损而引起的大修。通过统计计算,每提高一次罐龄,节约大修成本费112.11元次,则每个大修周期每个罐节约成本8071.92元,每个罐一年的大修周期6个,8个罐全年节约成本为8071.92×6×8=387448.16元,扣除垫补料成本20万元,仅节约成本一项的效益为18.745万元。

13、 图2缺席底垫补示意图5结语经过细致的现场调研,全面分析了影响脱硫铁水罐罐底使用寿命的主要原因,探讨并制定了相应的技术措施,具体是采用罐底垫补料进行罐底垫补,增强罐底的抗冲击、抗磨损能力,延长罐底使用寿命,解决罐底使用寿命与罐体使用寿命不匹配的问题。在此基础上,根据脱硫铁水罐罐底的具体使用工况条件,分析罐底垫补料的性能要求,并进行了试验室的试验研制工作和长时间的工业性试验,取得了优良的工业性试验效果,深受现场操作人员的欢迎,得到了使用厂家各方面的认可,使脱硫铁水罐的平均使用寿命从原来的不到485次稳定到550次以上,提高使用寿命70余次,有效地提高了脱硫铁水罐的周转频率,为武钢一炼钢厂炼钢铁水

14、原料提高脱硫水平与脱硫铁水比例创造了良好的条件;经初步计算,经济效益明显。下一步还需从进一步降低脱硫铁水罐罐底维护成本角度出发,探讨降低罐底垫补料的生产制作成本,提高罐底垫补料推广应用的经济效果,同时进一步完善延长脱硫铁水罐罐底使用寿命的技术措施,争取在脱硫铁水罐罐底垫补耐火材料不大幅度提高档次的条件下,将脱硫铁水罐罐底使用寿命进一步提高,以满足武钢一炼钢厂喷吹脱硫降低成本的需要。参考文献1欧阳德刚、庄汉宁、刘成秋等.延长脱硫铁水罐罐沿使用寿命的技术研究与应用.武钢技术,2002,(3:1316料,2001,(5:283284材料,2001,(3:1721731998,(5:2732755邰力,陈守平,张力等.出铁沟高温自流浇注料的研制与应用.耐火材料,1999,(1:3136(收稿日期:2002-09-28巴西盖尔道拟增加粗钢产量2003年巴西盖尔道集团的粗钢产量将从200