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礦熱爐出鐵口爐眼磚如何延長使用壽命?

時間:2020-05-28 10:56 作者:耐火材料生產廠家點擊:


 
出鐵口爐眼磚也叫渣鐵口爐眼磚,多用在有色金屬冶煉行業比如:硅鐵、工業硅、硅錳等電爐中的爐眼部位,根據冶煉電爐的功率大小可定制加工不同形狀及尺寸的產品。
出鐵口爐眼磚采用炭—碳化硅磚代替碳磚的可行性:出鐵口是爐襯高溫部位向外界過渡的地方,赤熱的液態金屬對出鐵口產生機械沖刷和高溫侵蝕的作用。比如在硅鐵冶煉電爐中:我們用光學測溫測得在硅鐵電爐爐況正常時,從鐵口流出的75%硅鐵溫度為1600℃左右。因此設計中的出鐵口磚應按耐火度要≥1850℃考慮,即可滿足要求,另外炭—碳化硅磚有較高的熱導率,比炭磚的導熱系數要高,局部的高溫較其它耐火材料更容易擴散。
氮碳化硅磚是以碳化硅(SiC)為骨料,配以工業硅粉、攪拌均勻、沖壓成型,厚度要適中,不能太厚,太厚氮滲透率低,產品的性能降低,在高溫下氮化燒結而成,3Si+2N2=Si3N4,該反應生成纖維狀的Si3N4,將SiC顆粒緊密地結合在一起,形成三維空間網格結構,獲得高的強度。同時N2把顆粒中的氧置換出來,獲得很強的抗氧化性能,此產品含碳化硅70%~75%,氮化硅18%~25%。此材質優點是高溫下強度高,良好的熱震性和抗堿侵蝕性,低的熱膨脹率,良好抗氧化性,抗金屬和爐渣沖刷、抗腐蝕性和氣體的侵蝕性。缺點是Si3N4在蒸汽的作用下抗氧化作用下降,在800℃以上水蒸氣會分解Si3N4,高溫下暴露在空氣中會縮短使用壽命。另外受其結構及氮化效果影響,氮碳化硅磚厚度也受限制。
氮碳化硅磚在高溫情況下具有強度高,良好的熱震性和抗堿侵蝕性,低的熱膨脹率,良好抗氧化性,抗金屬和爐渣沖刷、抗腐蝕性等優異的性能,但是若砌筑方式及使用才做不當其損壞也非常迅速,根據其物化性能及日常使用經驗分析出如下幾點損壞因素及維護預防措施。
一:化學反應破壞及預防
氮碳化硅磚的破壞主要是SiC被破壞為主,具體反應式如下:SiC+Fe=FeSi+C,而作為爐眼及周邊爐墻很難達到次反應溫度(約1100℃),同時氮化硅是很難被破壞的,而且在1200℃以下幾乎不會被氧化,氮碳化硅磚中的Si3N4在水蒸氣的作用下抗氧化能力會明顯減弱,在800℃以上水蒸氣就能開始分解Si3N4。
預防措施:①必須安裝開堵爐眼機并配入無水泥球進行開眼和堵眼操作,取消原來的黃泥堵眼。無水泥球高溫作用下燒結成型具有良好的封堵效果,同時機械堵眼保證了堵眼深度,延長出鐵口使用周期,此外無水泥球對爐眼具有一定的修復效果:②減少吹氧出鐵,因為吹氧過程中爐眼溫度局部過高,此時氧氣、水汽以及吹氧管中Fe等對氮碳化硅磚的破壞相當嚴重:同時嚴禁水淋、水堵等違章操作:③在換眼后需及時進行修眼操作,保證出鐵口外側氮碳化硅的密封效果:④盡可能保證干料入爐,減少水冷設備漏水。
二:物理機械破壞及預防
氮碳化硅磚雖具有很高的機械強度,但是在熱應力的作用下強度很明顯下降,日常使用過程中開眼機鉆桿積壓、震動及出鐵過程中拉眼操作是主要原因。
預防措施:①選擇合適尺寸的開眼機鉆頭,在保證排渣正常情況下盡可能選擇稍小的鉆頭,爐眼使用前期可選擇使用φ70mm鉆桿,后期可增至φ80mm ②堵眼過程中保證泥球用量,使其起到較好的修復效果,以降低拉眼過程中造成的損傷“③條件允許情況下盡可能減少出鐵爐次,降低爐眼使用頻率④定期修眼,必要時進行封眼操作。
總結:(1)使用氮化硅結合氮碳化硅磚作為錳硅礦熱爐的出鐵口配合使用開堵眼機,有利于延長出鐵口使用周期和提高使用質量,有利于改進各項技術經濟指標和提高產量。(2)氮碳化硅磚也有明顯的缺點,必須嚴格按照操作規程使用、維護、堵眼封眼操作。(3)砌筑過程中需保證其密封性,盡可能使用相同材質砌筑或將接縫處薄弱環節延至“死料區”,防止因膨脹系數差異及高溫渣鐵侵蝕造成的損壞。
礦熱爐爐眼磚如何延長使用壽命?
爐眼部位每次出鐵工人需要用燒穿器、圓鋼、碳棒等燒開爐眼,出完鐵后,還需要用泥球等堵住出鐵口。
礦熱爐的爐眼損壞的機理主要包括氧化侵蝕和機械沖刷侵蝕。
爐眼受到高溫爐氣、熔化的硅水以及高溫爐渣的侵蝕和機械沖刷,導致爐眼直徑越來越大,后期堵眼困難,就會出現跑眼和噴火現象,嚴重影響礦熱爐的正常使用和經濟效益。
通過長期的實踐中我們發現,采用氮化硅結合碳化硅爐眼磚,可延長爐眼使用壽命。
氮化硅結合碳化硅磚高溫下強度高,有良好的抗熱震性和抗堿侵蝕性,低的熱膨脹率,良好的抗金屬和爐渣沖刷、抗腐蝕性氣體侵蝕能力強等明顯優點。但其也有明顯的缺點,由于氮化硅結合碳化硅磚具有良好的熱導性,高溫下暴露于空氣中會縮短其使用周期.因此作為出鐵口須用鋼板很大限度地密封;其次是坯體的厚度不能過厚,過厚氮化不透或不均勻,強度都會下降,影響整體壽命。
氮化硅結合碳化硅磚的破壞主要是SiC被破壞為主,其含量約占70%~75%,在1100℃時就會與Fe發生反應,從而受到破壞,具體反應式如下:
SiC+Fe=FeSi+C
雖然反應進行的開始溫度低,但是FeSi的熔點為1410℃在錳硅合金的生產中液態錳硅合金溫度約在1500~1550℃之間,而在爐墻四周溫度很難達到該溫度,因此SiC的破壞是一個非常緩慢的過程,所以打爐時四周存在明顯的SiC層。氮化硅是很難被破壞的,而且在1200℃以下幾乎不會被氧化,但在1410℃以上時會被鎂、鎳鉻合金、不銹鋼溶液等溶液所腐蝕,因此有氮化硅的存在,氮化硅結合碳化硅磚耐寒熱的能力變得很強。
為了阻礙H20、Fe、O2等對氮化硅結合碳化硅磚出鐵口的破壞,首先須選擇無水泥球并利用開堵眼機進行開眼和堵眼,無水炮泥在出鐵口的高溫作用下能產生自我燒結成型作用,起到良好的自我封堵效果,既保護了氮化硅結合碳化硅磚又能穩定出鐵口的深度,確保出鐵排渣順暢,延長出鐵口使用周期;其次是減少吹氧出鐵,如果要進行吹氧出鐵也要先用開眼機把爐眼鉆到一定深度(至少30cm以上)后再進行吹氧;再次是杜絕水淋及水冷爐眼,在使用氮化硅結合碳化硅磚出鐵口后且使用開堵眼機杜絕了有水堵爐眼,從而杜絕了水淋水冷爐眼的壞習慣。有效的延長了爐眼磚的使用壽命。
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