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注意啦!这些因素容易导致高炉炉缸炉底烧穿事故

编辑:耐火浇注料   时间:2020-08-14    浏览:   
就近期烧穿的国内部分高炉的实例。以及部分破损调查结果加以分析。虽然这些烧穿事故各有其具体原因,不尽 一致,但也有一些共同的因素。总的来看,炉缸、炉底出现安全隐患甚至发生烧穿的高炉存在以下问题。


 
1、炉缸冷却强度与炭砖的导热能力和冶炼强度水平不匹配

某炼铁厂一座3200 m3高炉采用陶瓷杯结构。炉缸2段采用铸铁冷却壁.铸铁热导率34 W/(m·K),冷却水量960~ 1 248 m3/h,(由于分段冷却,分配给炉缸段的冷却水较少)。陶瓷杯壁耐火材料的热导率最低,为4~6 W/(m·K)。 相邻的两种小块热压炭砖热导率都很高,NMD炭砖为40~80 w/(m·K),NMA炭砖为20 w/(m·K)。炭捣层厚度60 m m,热导率为6~10W/(m·K)。这种结构的炉缸,一旦陶瓷杯侵蚀掉或陶瓷杯壁有裂缝。铁水会直接接触炭砖,热导率 较低的炭捣层和冷却能力不够的冷却壁将成为“热阻层”。这是因为,冷却壁铸铁材质的热导率比NMD炭砖低,而 且冷却壁水量偏低,炉缸径向热量传输会形成阻碍。炭砖热面温度与铁水相等,难以形成渣铁保护层,而NMD炭砖 和NMA炭砖都不是微孔砖,很容易被铁水侵蚀。特别是NMD炭砖。其主要成分是电极石墨,石墨很容易渗入含碳不 饱和的铁碳熔体。石墨质的炭砖不易挂住渣铁保护层.难以抵御铁水的渗透侵蚀。很可能在某一部位熔损发生烧穿。 NMD和NMA炭砖均为热压小块炭砖,其热压时加温在800~900℃范围,相当于自焙碳砖,如此低的温度即使 加入一定量的石英微粉或金属超细粉也很难与炭发生反应生成新物质,达不到微孔炭砖的性能,孔隙大。加之石墨 多,易参与碳溶损反应,所以造成炉内易钻铁水。此外,与这种砖相配套的泥浆挥发物高,小块砖多块砌筑砖缝只能 做到1.5~2.0 mm,挥发物一挥发则加速缝隙中钻铁、炭砖溶损。炉缸炭砖温度高、烧穿案例多为这种结构的高炉。

2、炭砖选用不当

某炼铁厂1250m3高炉,开炉后仅15天炉缸环墙炭砖温度就上升到600℃以上,生产8个月后渗铁达到70余吨, 所幸的是管理措施得当才没造成烧穿。割开冷却壁观察。两块炭砖之间的缝隙有30 mm和70 mm两条,说明炭砖受 热后变形收缩。炭砖缝隙过大的原因,可能是所用炭砖焙烧温度不够。也可能是砌筑质量不高所致。 由此可以说明炉缸、炉底选用合适的炭砖十分重要。

(1)与铁水接触的部位,或一代炉役末期要接触铁水的部位,不能选用石墨质和半石墨质的炭砖。石墨含量高的 炭砖易发生渗碳反应,即炭砖容易发生熔损。

(2)石墨砖与渣铁的亲和力很差,不易粘挂渣皮。而炉缸部位总希望粘挂一层渣皮来保护炉衬。国外高炉将石墨 质炭砖用于炉身下部,往往间隔使用碳化硅砌筑,因为后者相对容易粘挂渣皮。

(3)对于炭砖不仅要重视其热导率,更要重视其微气孔指标和抗铁水熔蚀性能。有的炭砖生产厂家为了追求高的 热导率,在生产炭砖时加入大量石墨。其结果是降低了炭砖的抗铁水熔蚀性能,炉缸使用这种炭砖其安全性受到威 胁。

(4)当前新建高炉设计的死铁层不断地加深,几座短寿炉缸的破损调查发现象角侵蚀上移,具体原因尚需进一步 探讨,认识上死铁层加深可缓解铁水环流的侵蚀。但带来承受较高铁水静压力值得考虑,笔者认为加深要有个度,目 前选用炉缸直径20%的深度尚待进一步验证。

(5)铁口布置不当。有的高炉两个铁口呈90°夹角布置,除了高炉生产时易产生偏行以外,还会加剧炉缸内铁水的 环流侵蚀,威胁炉缸的安全。有的高炉铁口区烧穿。是因为渣沟长度相差大。在开炉、停炉、休风、送风处理事故时 多从短渣沟对应的铁口出铁,加速了该铁口区的炉缸侵蚀。

3、检测手段缺乏

炉缸砖衬温度测量点少,冷却壁水温差、水流量、热流强度等参数检测手段缺乏。往往导致不能及时发现炉缸、 炉底的异常,并采取相应措施。其结果是造成高炉烧穿事故的突发,甚至使事故进一步扩大。检测手段稍好的两座高 炉,因事故前有征兆,处理比较及时。没有发展到烧穿,只是出现渗铁,事故没有扩大。

4、冷却壁制造和安装存在不足

(1)目前采用轧制钢板钻孔加工的铜冷却壁较多,这种制造工艺焊接点较多。进出水管要焊接,加工工艺孔要焊 堵,若在安装过程及生产中开焊漏水,会造成炭砖加速氧化破损,易引发重大事故。

(2)炭砖与冷却壁之间的炭捣料与炭砖的热导率不匹配。

(3)铁口区冷却方式和窜气式结构设计不合理,炉缸冷却壁与炉皮间填料选用不当。 5、投产后操作维护存在不足 (1)有害元素人炉量循环富积 钾、钠、铅、锌等有害元素对高炉炉体的危害作用众所周知。从一些高炉的破损情况调查也得到了证实。我国高 炉工艺设计规范要求,入炉料中K+Na<3.0 kg/t,Zn<0.15 kg/t。这些有害元素在炉内循环富积,不仅破坏高炉的稳 定顺行,降低焦炭强度,而且能与耐火材料形成化合物,使其体积膨胀。有的高达50%,造成炉缸砖衬快速损坏。

(2)冷却设备漏水

风口小套漏水,上部冷却器漏水,都会顺着炉皮渗到炉缸,引起炭砖氧化、粉化,这是炉缸炭砖损坏的重要原 因。

(3)铁口深度不够和出铁时铁口喷溅。 炉缸烧穿大多数发生在铁口或铁口附近。这是因为铁口区工作环境恶劣,受侵蚀严重,铁口深度不够时铁水易从 铁口通道进入砖缝。加速炭砖的侵蚀。

(4)盲目提高冶炼强度

每座高炉在据有的冶炼条件下,都有其较佳的冶炼强度高铝砖和较佳的燃料比。如果不顾条件盲目提高冶炼强度,燃料 比会升高,炉体破损加速。这样操作高炉,效益不能最大化,而且对炉体损害很大。 (5)钒钛矿护炉 钒钛矿加入量通常应控制生铁[Ti]含量在0.10%以上,[Si]含量适当高一点,可在0.5%以上; 可在开炉半年后就开始用一周左右的时间加钒钛矿护炉,此后每年进行一次。

(6)炉缸压浆

近年来,高炉出现炭砖温度高时。有的在炉皮开孔(两块冷却壁之间的缝隙处),将无水碳质泥浆压入到炭砖与冷 却壁之间,起堵缝和消除此处热阻层的作用,有一定效果。这种方法特别适合于投产时间不长、施工质量欠佳、捣料 层不密实、捣打料挥发份高并受热后收缩的高炉。这种方法也有不足,如果压浆方法不当,压浆压力过高,泥浆的材 质不好,反而可能将已经很薄的砖衬压碎,或使泥浆从砖缝中压入炉内与赤热铁水接触,挥发物高的泥浆产生体积膨 胀引起炉内放炮。2010年国内有3座高炉发生了压浆时炉缸放炮,进而诱发炉缸烧穿及渗铁事故。

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