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溶胶结合快速修补耐材在炼铁系统中的应用
  • 发布时间:2019-10-31
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  • 1?前言

    随着资源节约型,环境友好型社会的发展,高炉的效率和寿命已成为现代炼铁追求的目标,有效的炉维护是实现高炉的高效率和寿命以及配套的炼铁系统设备。重要的。目前,我国高炉炼铁系统用耐火材料的快速修复技术得到推广和应用。然而,传统的修复耐火材料大多使用树脂和焦油作为粘合剂。这样的材料在室温下难以固化并且体积稳定性差,并且在低温烘烤期间产生大量有害气体。但是,粘结水泥的耐火材料需要进行固化以形成水合矿相以形成有效的粘结强度,而快速修复(尤其是热态修复)几乎没有固化水合时间,因此修复材料的性能难以有效发挥作用;水合矿物相的高脱水温度导致脱水困难,并且在快速烘烤期间易于破裂。

    为了有效地改善当前维修材料的性能并增加维修材料的种类,我们开发了一种溶胶结合型快速固定耐火材料(铸造材料,注射材料,压制材料等),现在处于炼铁系统的衬砌中。广泛用于冷/热状态快速修复。

    2?固结耐火材料

    2.1?硅溶胶粘结剂

    硅溶胶(见图1)是一种聚硅酸分散体,粒径范围从几纳米到几十纳米。溶胶颗粒的内部结构是具有许多表面层的硅氧烷(-Si-O-Si)网络。被硅烷醇基(-SiOH)和羟基(-OH)覆盖。当硅溶胶与Al2O3细粉混合时,胶体颗粒可以吸附在Al2O3颗粒的表面上形成单层饱和分布,同时填充在Al2O3颗粒的间隙中,因此分散性和渗透性都得到了提高。更好。通过干燥或烧结处理,胶体颗粒与化学强度高的(Si-O-Si)结合形成稳定的空间网络结构,并将Al2O3颗粒牢固地结合在一起,并在其上形成纳米涂层的微复合结构Al2O3颗粒的表面。同时,硅溶胶覆盖固体表面以形成坚固的二氧化硅膜,从而增强了材料的结合,固化和成型性能。

    图1硅溶胶的宏观到微观结构

    2.2?溶胶粘结耐火材料

    近年来,已对溶胶结合耐火材料的性质进行了大量的实验研究。结果表明,溶胶粘结耐火材料具有以下特点:

    1)快速烘烤而不固化:溶胶粘结的浇注料是一种胶体凝胶,可产生粘结的耐火材料。材料内部的水合凝胶结晶,并且在成型过程中产生的一些微孔可以有效地排放到材料内部。烘烤过程中产生的水蒸气;

    2)良好的体积稳定性和抗热震性[4]:经过大量实验后,固溶材料在800°C×3 h燃烧后的线性变化基本上为零,且速率1400°C×3 h燃烧后的变化。仅约+ 0.2%。满足工业炉生产中耐火材料体积稳定性的要求。同时,对于耐热冲击性(1100°C水冷和耐热冲击性的对比测试),通过水泥粘结的样品通过了40次。热冲击循环完全破裂,溶胶结合热冲击循环100次后几乎没有裂纹;

    3)良好的抗CO腐蚀性能[5]:为了直接体现溶胶粘结耐火浇注料的耐CO腐蚀的优越性,有人将传统的水泥粘结耐火浇注料与溶胶粘结进行了比较。浇铸物。将两种相同材料的可浇铸材料同时置于纯CO气氛中,在500°C下进行连续热处理。结果,经过50小时的热处理后,水泥粘结的可浇铸材料被分为两半,样品在经过100小时150小时后,一大片碳沉积大的薄片出现裂纹,在200小时后出现大量剥落,在许多地方出现裂纹,表明它已被CO严重腐蚀。在经过50小时的溶胶结合浇铸后,碳沉积物出现在样品表面。 100小时后,样品表面出现剥离,在150小时内仅出现了一些裂缝。 200小时后,样品变黑,炭黑沉积在样品上。在每个孔中,样品从表面到内部仅受到严重破坏。

    3?炼铁系统的应用实践

    3.1?高炉喷吹修补衬里

    高炉喷吹衬里是在高炉中后期快速修复炉型并延迟高炉炉子寿命的有效手段。高炉炉衬耐火材料从上到下都要经受高温和炉渣铁的作用,边缘气流从下到上对炉衬有很强的冲刷作用。此外,减少CO的气氛和碱蒸汽也会对衬里产生侵蚀破坏。因此,在高炉的中后期,炉衬受损,炉型严重受损,高炉可操作性变差,炉况不稳定,能耗增加。此时,可以通过喷射修复将炉子类型修复为合理且光滑的炉形,从而可以合理地分布边缘气流,可以提高气体利用率,可以使炉子状态恢复平稳,并且可以降低焦比和燃料比。

    因此,高炉喷射修补衬里不仅要求材料具有优异的高温性能,良好的导热性和优异的耐渣性,而且还需要快速烘烤甚至烘烤(热态)。喷涂),高体积稳定性和热冲击稳定性以及抗CO侵蚀性。从上述溶胶结合材料的特性可以看出,溶胶结合注入材料比水泥或其他结合材料更合适,特别是在高炉竖井,腹部炉和腰部的下部,等,其应用性能是传统的水泥联合喷涂。注射很难比较。

    联合荣达的溶胶注射材料已应用于数百个高炉(包括4038m3、5500m3、5800m3和其他巨型高炉,见图2),其应用效果得到了广泛认可。

    ?图2巨型高炉现场喷射修复衬里

    3.2?快速修复炉膛的整体铸件

    图。 3快速修复技术,用于整体铸造炉膛

    ?炉床的整体铸造修复技术(参见图3)是近年来基于溶胶和刚玉泵送碳化硅的浇注料的结合而对炉床进行的快速修复技术。它可以最大程度地保留残留的碳砖,并且仅将高导热率的浇铸料用于严重腐蚀区域的某些碳砖的目标修复。它可以为客户节省大量的耐火材料(碳砖),并大大缩短了维护周期。整体铸造的陶瓷杯和碳砖的接口紧密相连,炉膛结构紧密;传统的陶瓷杯和碳砖之间没有缝隙,避免了气隙引起的“缝隙热阻”问题,从而提高了炉缸的整体传热效率,并冷凝了1150°C铁等温线被移到铸造陶瓷杯的内部,碳砖得到有效隔离和保护。实践证明,采用溶胶粘结的刚玉碳化硅泵送浇注料整体浇铸的陶瓷杯,可以有效避免传统砖石陶瓷杯的隐患,使用寿命更长久。因此,目前,不仅将高炉炉床大修整体铸造(图4是整个炉床的局部铸造),而且还采用了许多新的高炉。

    图。 4炉底部水冷管上部,炉底部陶瓷垫和侧壁陶瓷杯上的高导热层浇铸部位

    3.3?铁水热修复

    铁嘴通常由复合砖建造。它在施加过程中必须承受开封机和泥浆枪的压力,并且还被渣铁腐蚀和冲洗。因此,铁口是高炉炉体中最薄弱的环节之一。如果发生破裂并损坏铁复合砖,则气体可能引起气体泄漏,阴燃等(见图5),这可能会影响出钢和预炉的操作环境。

    图5铁飞溅,篝火问题

    铁嘴有问题。传统的修补方法是将树脂和焦油与捣打材料结合使用。难以确保紧凑寿命短。也有水泥或磷酸盐结合刚玉(或刚玉碳化硅)浇铸而成,但由于铁的接头结构。局限性和热修复不仅要求浇铸料具有良好的流动性,而且几乎不需要固化和烘烤时间。这两种浇铸料的组合不能达到理想的应用效果。针对这种情况,荣达联合研究所开发的用于铁接头的接头自流浇注料解决了铁口修复问题(见图6)。通过攀钢厂新的3号1号高炉,3号铁口,2号高炉铁口等现场工业试验,维护寿命为9个月(传统维护已达到至3个月)。溶胶键合铁口专用自流动浇注料已经扩展并应用于数十个高炉铁口,成功解决了铁口泥浆损坏,漏气,飞溅和铁漏等各种问题。

    图。 6热态快速浇注修复铁口问题

    3.4?热风炉和热风道的局部塌陷热修复

    三岔口地区内外有许多热风炉,热风道和燃烧嘴等,经常出现砖壁塌陷甚至塌陷,导致轻钢壳温度过高,不得不暂时带上背包并喷雾冷却以维持生产;必须停止大量燃烧以进行维护。

    目前最好的处理方案是将溶胶与莫来石刚玉自流材料结合使用以进行快速热修复。处理过程如下:切割有问题的部分的钢壳,以约6mm的钢板作为内模,拉动不锈钢肋,修复钢壳(已粘贴纤维毡)并注意端口是预留的,溶胶与莫来石刚玉自流材料结合在一起。浇注。图7示出了从外部填充快速修复现场的高炉的热修复炉。通过这种热浇铸,零件可以达到与其他零件相同的使用寿命,并且已经运行了3年,没有任何问题。

    图。 7热风炉的热态快速修复

    3.5?其他

    溶胶结合的快速固定耐火材料除上述在炼铁系统中的应用外,许多其他应用也取得了良好的应用效果。例如,京滩5500m3高炉和邯郸钢铁2200m3高炉使用溶胶结合的铝自流材料填充炉壳和炉壁。高炉和热风炉的注浆维护也已开始广泛使用溶胶结合压制材料。

    4?结论

    固结耐火材料具有无需烘烤即可快速烘烤,良好的体积稳定性,抗热冲击性和抗CO侵蚀的特性,使其成为快速修复炼铁系统的绝对优势。当前,随着溶胶结合耐火材料的不断发展,人们相信会有更多优秀的技术来代替传统的耐火材料,并保护炼铁系统的有效运行。

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