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矿热炉出铁口炉眼砖如何延长使用寿命?

时间:2020-05-28 10:56 作者:耐火材料生产厂家点击:


 
出铁口炉眼砖也叫渣铁口炉眼砖,多用在有色金属冶炼行业比如:硅铁、工业硅、硅锰等电炉中的炉眼部位,根据冶炼电炉的功率大小可定制加工不同形状及尺寸的产品。
出铁口炉眼砖采用炭—碳化硅砖代替碳砖的可行性:出铁口是炉衬高温部位向外界过渡的地方,赤热的液态金属对出铁口产生机械冲刷和高温侵蚀的作用。比如在硅铁冶炼电炉中:我们用光学测温测得在硅铁电炉炉况正常时,从铁口流出的75%硅铁温度为1600℃左右。因此设计中的出铁口砖应按耐火度要≥1850℃考虑,即可满足要求,另外炭—碳化硅砖有较高的热导率,比炭砖的导热系数要高,局部的高温较其它耐火材料更容易扩散。
氮碳化硅砖是以碳化硅(SiC)为骨料,配以工业硅粉、搅拌均匀、冲压成型,厚度要适中,不能太厚,太厚氮渗透率低,产品的性能降低,在高温下氮化烧结而成,3Si+2N2=Si3N4,该反应生成纤维状的Si3N4,将SiC颗粒紧密地结合在一起,形成三维空间网格结构,获得高的强度。同时N2把颗粒中的氧置换出来,获得很强的抗氧化性能,此产品含碳化硅70%~75%,氮化硅18%~25%。此材质优点是高温下强度高,良好的热震性和抗碱侵蚀性,低的热膨胀率,良好抗氧化性,抗金属和炉渣冲刷、抗腐蚀性和气体的侵蚀性。缺点是Si3N4在蒸汽的作用下抗氧化作用下降,在800℃以上水蒸气会分解Si3N4,高温下暴露在空气中会缩短使用寿命。另外受其结构及氮化效果影响,氮碳化硅砖厚度也受限制。
氮碳化硅砖在高温情况下具有强度高,良好的热震性和抗碱侵蚀性,低的热膨胀率,良好抗氧化性,抗金属和炉渣冲刷、抗腐蚀性等优异的性能,但是若砌筑方式及使用才做不当其损坏也非常迅速,根据其物化性能及日常使用经验分析出如下几点损坏因素及维护预防措施。
一:化学反应破坏及预防
氮碳化硅砖的破坏主要是SiC被破坏为主,具体反应式如下:SiC+Fe=FeSi+C,而作为炉眼及周边炉墙很难达到次反应温度(约1100℃),同时氮化硅是很难被破坏的,而且在1200℃以下几乎不会被氧化,氮碳化硅砖中的Si3N4在水蒸气的作用下抗氧化能力会明显减弱,在800℃以上水蒸气就能开始分解Si3N4。
预防措施:①必须安装开堵炉眼机并配入无水泥球进行开眼和堵眼操作,取消原来的黄泥堵眼。无水泥球高温作用下烧结成型具有良好的封堵效果,同时机械堵眼保证了堵眼深度,延长出铁口使用周期,此外无水泥球对炉眼具有一定的修复效果:②减少吹氧出铁,因为吹氧过程中炉眼温度局部过高,此时氧气、水汽以及吹氧管中Fe等对氮碳化硅砖的破坏相当严重:同时严禁水淋、水堵等违章操作:③在换眼后需及时进行修眼操作,保证出铁口外侧氮碳化硅的密封效果:④尽可能保证干料入炉,减少水冷设备漏水。
二:物理机械破坏及预防
氮碳化硅砖虽具有很高的机械强度,但是在热应力的作用下强度很明显下降,日常使用过程中开眼机钻杆积压、震动及出铁过程中拉眼操作是主要原因。
预防措施:①选择合适尺寸的开眼机钻头,在保证排渣正常情况下尽可能选择稍小的钻头,炉眼使用前期可选择使用φ70mm钻杆,后期可增至φ80mm ②堵眼过程中保证泥球用量,使其起到较好的修复效果,以降低拉眼过程中造成的损伤“③条件允许情况下尽可能减少出铁炉次,降低炉眼使用频率④定期修眼,必要时进行封眼操作。
总结:(1)使用氮化硅结合氮碳化硅砖作为锰硅矿热炉的出铁口配合使用开堵眼机,有利于延长出铁口使用周期和提高使用质量,有利于改进各项技术经济指标和提高产量。(2)氮碳化硅砖也有明显的缺点,必须严格按照操作规程使用、维护、堵眼封眼操作。(3)砌筑过程中需保证其密封性,尽可能使用相同材质砌筑或将接缝处薄弱环节延至“死料区”,防止因膨胀系数差异及高温渣铁侵蚀造成的损坏。
矿热炉炉眼砖如何延长使用寿命?
炉眼部位每次出铁工人需要用烧穿器、圆钢、碳棒等烧开炉眼,出完铁后,还需要用泥球等堵住出铁口。
矿热炉的炉眼损坏的机理主要包括氧化侵蚀和机械冲刷侵蚀。
炉眼受到高温炉气、熔化的硅水以及高温炉渣的侵蚀和机械冲刷,导致炉眼直径越来越大,后期堵眼困难,就会出现跑眼和喷火现象,严重影响矿热炉的正常使用和经济效益。
通过长期的实践中我们发现,采用氮化硅结合碳化硅炉眼砖,可延长炉眼使用寿命。
氮化硅结合碳化硅砖高温下强度高,有良好的抗热震性和抗碱侵蚀性,低的热膨胀率,良好的抗金属和炉渣冲刷、抗腐蚀性气体侵蚀能力强等明显优点。但其也有明显的缺点,由于氮化硅结合碳化硅砖具有良好的热导性,高温下暴露于空气中会缩短其使用周期.因此作为出铁口须用钢板很大限度地密封;其次是坯体的厚度不能过厚,过厚氮化不透或不均匀,强度都会下降,影响整体寿命。
氮化硅结合碳化硅砖的破坏主要是SiC被破坏为主,其含量约占70%~75%,在1100℃时就会与Fe发生反应,从而受到破坏,具体反应式如下:
SiC+Fe=FeSi+C
虽然反应进行的开始温度低,但是FeSi的熔点为1410℃在锰硅合金的生产中液态锰硅合金温度约在1500~1550℃之间,而在炉墙四周温度很难达到该温度,因此SiC的破坏是一个非常缓慢的过程,所以打炉时四周存在明显的SiC层。氮化硅是很难被破坏的,而且在1200℃以下几乎不会被氧化,但在1410℃以上时会被镁、镍铬合金、不锈钢溶液等溶液所腐蚀,因此有氮化硅的存在,氮化硅结合碳化硅砖耐寒热的能力变得很强。
为了阻碍H20、Fe、O2等对氮化硅结合碳化硅砖出铁口的破坏,首先须选择无水泥球并利用开堵眼机进行开眼和堵眼,无水炮泥在出铁口的高温作用下能产生自我烧结成型作用,起到良好的自我封堵效果,既保护了氮化硅结合碳化硅砖又能稳定出铁口的深度,确保出铁排渣顺畅,延长出铁口使用周期;其次是减少吹氧出铁,如果要进行吹氧出铁也要先用开眼机把炉眼钻到一定深度(至少30cm以上)后再进行吹氧;再次是杜绝水淋及水冷炉眼,在使用氮化硅结合碳化硅砖出铁口后且使用开堵眼机杜绝了有水堵炉眼,从而杜绝了水淋水冷炉眼的坏习惯。有效的延长了炉眼砖的使用寿命。
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