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高炉炮泥的损毁机制以及氮化硅铁在炮泥种的应用现状

发布日期: 2021-01-15 11:30:53    阅读量(187)    作者:

高炉出铁口用炮泥是功能性耐火彩天下平台 ,在高炉炉前出铁作业中,炮泥的功能就如阀门,需要出铁时,将出铁口孔打开,出完铁后,能及时将出铁孔堵上,且要确保其充分的出铁时间。高炉出铁口剖面图如图1所示。

图1 高炉出铁口剖面图

高炉出铁口用炮泥要具备以下性能:

a)易开孔,当出铁口需要出铁时,出铁口孔内已经烧结的炮泥能较容易钻通开孔,及时出铁;

(2)易堵口,当出铁口出铁完毕,能在较短的时间将出铁口堵上,且确保足够的打泥量,保持稳定的铁口深度;

(3)良好的粘合性,打入出铁孔内的新炮泥要与孔内的旧炮泥有良好的粘合性,使新、旧炮泥形成整体,防止因缝隙存在,而引起渗铁、渗渣、影响出铁及发生炉前安全事故;

(4)良好的烧结性,要求打入的炮泥在低温、中温、高温三个温度阶段都能达到不同程度的烧结,及时堵上铁口,同时在炉缸内形成足够大的泥包,起到保护炉缸内衬砖的作用。

(5)具有良好的射冲刷、耐侵蚀性能,使出铁口孔径不急剧扩大,保证出铁时间在150~180分/次,减轻炉前的劳动强度、减少炉前的资材消耗。

高炉炮泥主要的损毁机制

热应力损毁。出铁时铁口中心被钻头钻开,炽热的铁水和熔渣从铁口流出,使铁口炮泥承受1500℃以上高温。当铁渣出完,用炮泥重新堵铁口时,旧炮泥接触新堵口的炮泥,温度从1500℃急速降到200℃左右,这样反复作用,在旧炮泥内部产生巨大的热应力,易导致以铁口为圆心的圆弧形裂纹。

热化学侵蚀。炮泥与铁液及渣熔液长时间接触,易发生化学反应,使炮泥被侵蚀。反应生成低熔点矿物相,在出铁期间,随着铁渣熔液的冲刷而流失,使出铁口孔径扩大,造成铁水急速冲出铁口,影响铁口稳定。

目前高炉炮泥的最大弱点即是铁口扩径较快,抗铁水冲刷性不足,导致高炉炉缸内的铁水出不净,影响产量,同时不利于高炉顺行。另外,开口困难,导致铁口不能按时打开,影响正常出铁。因此,国内外许多大型高炉采用插棒法或配备具有较强正、逆冲击能力的开口机来解决高炉炮泥开口较难的问题。一般情况下,高炉出完铁后,原炮泥的表面就渗进了渣铁,在新炮泥堵入铁口后,新旧炮泥的交界处形成隔层,不利于粘结。由此,高炉内的铁水会沿着新旧炮泥的缝隙进入,从而导致炮泥的中部出现渣铁渗透区域。渣铁渗透区域的形成在一定程度上也增加了铁口开口难度。铁口不易打开,很容易导致重大的安全生产事故。国内外对高炉出铁口炮泥的现场可操作性都非常重视。

氮化硅铁在高炉炮泥中的应用现状

氮化硅铁具有Si3N4的所有特性,含有的金属相Fe能促进烧结,在一定程度上又能解决Si3N4难烧结的问题,而且价格比Si3N4低廉,故对氮化硅铁在炮泥中应用的研究越来越多。

炮泥中的氮化硅铁在反应触媒一金属相Fe和碳的参与下反应生成Si2N2O、SiC和AlN新相,强化了炮泥的基质和组织结构,提高彩天下平台 的中温和高温强度。而且,试样内部Si3N4氧化生成的SiO2活性较高,其能与彩天下平台 中的Al2O3反应生成莫来石,更进一步提高高温强度及彩天下平台 的耐冲刷性,延长出铁时间。高温下N2和CO等气体的逸出使试样中产生气孔,提高炮泥在实际使用过程中的开孔性能。同时,生成的N2和CO减少了炮泥与铁水接触界面的摩擦作用,而且一部分气体又贮存于气孔中,这双重作用均抑制了铁水及熔渣向炮泥中的渗入及蚀损,提高彩天下平台 的抗侵蚀和渗透性能。

氮化硅铁在发达国家的高炉炮泥中得到普遍应用,使炮泥开堵性能得到了明显改善,满足高炉出铁的需要,成为现代化大高炉炮泥不可缺少的成分。日本在上世纪70年代开始使用氮化硅铁。国内应用氮化硅铁时间较短,宝钢首先在炮泥中添加氮化硅,使炮泥性能得到改善满足了宝钢炼铁的需要。国内其它钢厂基本上都在使用氮化硅铁,因为氮化硅铁的销售价格大约为氮化硅销售价格的一半,另外在使用性能上两者基本接近。近3年来,全国重点大型钢铁企业2000m3以上高炉堵口炮泥基本上都使用氮化硅铁。添加氮化硅铁的炮泥很好地满足了大型高炉的需要,使高炉出铁次数由18次普遍降低到12次,最低的降到6次。炮泥的消耗量由1.2kg/吨铁降低到0.5kg/吨铁。

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