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目前高爐出鐵場普遍走向了承包,即以一次性通鐵量或使用壽命和單位噸鐵價格為主要承包指標,承包給耐火材料供應商。這和沒有承包時完全不同甚至相反,以前沒有承包時消耗耐火材料越多越賺錢。而承包后,為了實現(xiàn)效益最大化,就必須使耐火材料消耗盡可能地減少,并且耐火材料成本盡可能地低。為此,應該提高鐵溝耐火材料質(zhì)量、不同部位用不同耐火材料的復合砌筑方法、加強冷熱修補維護和對用后耐火材料進行再生利用。只有這樣,才能做到使用壽命盡可能地長,侵蝕速度盡可能地低和廢棄耐火材料盡可能地趨于零。本文就復合砌筑、產(chǎn)品質(zhì)量、維護修補和再生利用進行了論述。
1 復合砌筑
在高爐的出鐵場中,一般分為主溝、鐵溝和渣溝。主溝鐵水流速快,溫度高,并且承受渣鐵的共同作用。而渣溝和鐵溝分別是渣和鐵液通過,其流速較低,流量較小,溫度也較低,因此對溝襯耐火材料侵蝕也就較慢。
大型高爐出鐵場主溝分為渣區(qū)和鐵區(qū)。在出鐵穩(wěn)定階段,渣區(qū)和鐵區(qū)是固定的。但在出鐵中后期,渣鐵混出,渣鐵界面隨著渣鐵比例的不同而變化。特別是落鐵點周圍,不但受到渣鐵的共同作用,還承受很大的沖擊力和快流速所導致的擴散侵蝕加快。即在主溝應該分為:渣區(qū)、鐵區(qū)、渣鐵線、渣空氣交界區(qū)和落鐵點區(qū)。不同區(qū)域所處環(huán)境不一樣,承受不同介質(zhì)的侵蝕,導致其侵蝕情況不同:
(1)渣區(qū)或渣線主要受到高爐渣的侵蝕。根據(jù)作者的研究,該區(qū)域應該選用高碳化硅、較高石墨含量的剛玉-碳化硅-碳質(zhì)致密澆注料或磚為好。
(2)鐵線區(qū)主要受到鐵水的侵蝕和沖刷,應選用抗鐵水侵蝕和沖刷性更好的材料。即應該選用高氧化鋁含量和低碳化硅的剛玉碳化硅碳質(zhì)致密澆注料或磚為好。
(3)落鐵點顯得非常復雜,它除了受到鐵水和渣的侵蝕外,還受到強烈的沖刷作用,并且這些侵蝕介質(zhì)是交替進行的。因此,應該采用既抗渣侵蝕,又抗鐵水侵蝕,同時又抗沖刷的耐火材料才行。無論怎樣,與鐵液侵蝕比較起來,渣侵蝕更重要,處于支配地位。因此,建議采用適當高一些的碳化硅含量的高致密度和高強的ASC澆注料或磚為好。
(4)在鐵液和渣界面上,也存在復雜情況。它們受到鐵液和渣的物理化學作用,有電解質(zhì)的電池作用而導致的侵蝕介質(zhì)的運動,也有因出鐵不同時間而導致流量和渣鐵比例的變化(鐵→鐵渣→渣),也導致了界面的變化,即受到渣鐵的共同作用。因此,該區(qū)域采用的耐火材料即不同于渣線,也不同于鐵線,而應該是兼顧鐵和渣的侵蝕的耐火材料為好。
(5)渣區(qū)與空氣的交界線處受到了強烈的空氣氧化。能把碳氧化掉,把SiC氧化成SiO2而再被渣侵蝕掉。因此該交界線處用的耐火材料除了抗渣侵蝕外,還應該更抗氧化,這是防止該處成溝槽的重要方法。
綜合不同區(qū)域所處的侵蝕介質(zhì)環(huán)境不同,應選用不同材質(zhì)的耐火材料。值得指出的是,上述只是一種指導,或叫做共性技術。對于具體的高爐出鐵場,渣鐵比不同、爐壓力不同等操作條件不一樣,應該有所調(diào)整,不能一層不變,應該根據(jù)具體情況進行調(diào)整。為了減少消耗和減少修補次數(shù),提高一次性使用壽命,建議渣區(qū)和落鐵點周圍用高致密度ASC磚砌筑。
對于中小型高爐出鐵場,鐵溝比較小,渣線、鐵線等就很難分開或分得清楚。這種情況,就要選擇一種折中的辦法。根據(jù)渣鐵比例,選擇合理的碳化硅含量的澆注料。也許落鐵點區(qū)用耐火材料最適合于這個區(qū)域。
同樣對于非儲鐵式的出鐵溝(一般都是小高爐),出鐵后期全出渣,這時整個出鐵溝就是渣。因此,也必須考慮這種情況。這種情況應該更多考慮用更多渣侵蝕,應該選用更多的碳化硅和碳。因此,目前選用ASC質(zhì)搗打料是合適的。