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河南宏泰窯爐耐火材料有限公司

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常見(jiàn)問(wèn)題
編輯:admin   分類(lèi):常見(jiàn)問(wèn)題   發(fā)布:2018-11-01 15:14:32   瀏覽:次

  焦爐生產(chǎn)爐門(mén)開(kāi)啟頻繁,表面溫度高、裝煤出焦溫度變化大,操作環(huán)境差,使用壽命不長(cháng)。尋求一種強度高、重量輕、保溫性好、熱穩定性?xún)?yōu)的新型爐門(mén)內襯材料是焦化工作者共同關(guān)注的課題。國內傳統的4.3m焦爐與6m焦爐上的爐門(mén)內襯結構基本上采用堇青石磚及粘土磚等小型耐火磚砌筑,也有焦化廠(chǎng)試用過(guò)耐火澆注料當爐門(mén)內襯材料,但其使用壽命不長(cháng)。近些年,一些超大容積焦爐爐門(mén)內襯采用了澆注料預制塊結構,但采用國產(chǎn)化澆注料生產(chǎn)的預制塊達不到引進(jìn)的國外先進(jìn)技術(shù)設計指標,特別是在使用壽命方面甚至比不上從國外拆回來(lái)已使用過(guò)的模塊性能。
  焦爐爐門(mén)內襯的損毀機理及性能要求
  焦爐爐門(mén)損壞因素歸納如下:
  1) 化學(xué)侵蝕。煉焦過(guò)程的產(chǎn)物較復雜,主要包括H2、CH4、C2H6、C2H4、C3H8、CO、CO2、N2、苯、甲苯、二甲苯以及一些其他化合物,爐門(mén)襯磚一直受到這些產(chǎn)物的化學(xué)侵蝕。這些活潑的氣態(tài)和液態(tài)熱解產(chǎn)物,首先通過(guò)磚的顯氣孔擴散到磚的內部,最終與磚內物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應及物理擴散破壞磚的晶格組織,降低磚的綜合物理性能。
  2) 熱破壞。在煉焦的每個(gè)周期中,爐門(mén)襯磚受到3次熱沖擊,即1000℃到室溫,室溫到700℃,700℃到室溫,導致襯磚表面裂紋以及在邊角處熱應力集中,常發(fā)生磚角破損現象。
  3) 積碳清理受到的機械損傷。焦爐在使用過(guò)程中,煉焦產(chǎn)物如焦油等牢固粘附于襯磚表面,隨著(zhù)使用周期的延長(cháng),積碳層逐步增厚,造成爐門(mén)關(guān)閉不嚴,導致漏氣冒火。積碳的清理常用機械鏟除和高壓水沖等方法,由此產(chǎn)生的機械力加速爐門(mén)襯磚的損毀。
  要使爐門(mén)襯磚具有較長(cháng)的使用壽命,襯磚必須具備以下基本性能:1)具有良好的熱震穩定性,經(jīng)得起焦爐生產(chǎn)過(guò)程中的熱沖擊;2)具備較高的強度;3)具有極低的熱傳導系數和密度(可降低能耗,節約成本,改善工作環(huán)境);4)具有高的抗化學(xué)侵蝕性能;5)具有抗結碳能力(去碳勞動(dòng)強度大,造成環(huán)境污染)。
  配方選擇與性能試驗
  根據焦爐爐門(mén)工作環(huán)境與損壞機理,在研究焦爐爐門(mén)內襯材料時(shí)一般從以下3個(gè)方案進(jìn)行考慮:
  1)方案1,選擇粘土-熔融石英質(zhì)材料;
  2)方案2,選擇輕質(zhì)隔熱材料;
  3)方案3,選擇堇青石質(zhì)材料。
  這3種方案,各有優(yōu)缺點(diǎn),但從總體上看,方案1比較理想,因為方案2中采用隔熱材料,隔熱質(zhì)材料具有導熱率低,熱膨脹系數和彈性模量小,抗熱震性較好等特點(diǎn),但存在強度不夠高、顯氣孔率很大、焦炭及其煉焦過(guò)程的一些化學(xué)產(chǎn)物更容易滲透到襯磚內部進(jìn)而侵蝕襯磚等缺陷和弊端。方案3中采用堇青石材料,堇青石襯磚擁有較高的強度、很低的導熱系數和良好的熱震穩定性,其平均熱膨脹系數約為2×10-6/℃(25~1000℃),能滿(mǎn)足爐門(mén)襯磚的使用要求,但價(jià)格很貴,砌筑要求較高,局部損壞后更換困難。
  選擇方案1的主要原因為:
  1)方案1中主要材料以粘土質(zhì)為主,粘土質(zhì)材料具有價(jià)格低廉、強度高,同時(shí)可制造成型模塊或整體澆注,生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單,實(shí)際使用起來(lái)比較方便;2)粘土質(zhì)材料雖然具有熱膨脹系數和彈性模量大、抗熱震性不好、導熱系數大、保溫性能差等缺點(diǎn),但是通過(guò)在粘土質(zhì)中引入熱膨脹系數極低的熔融石英,可利用材料整體熱膨脹系數降低和微裂紋增韌的雙重作用,可顯著(zhù)地提高粘土質(zhì)內襯的抗熱震性;由于熔融石英體積密度和導熱系數均低于粘土,將熔融石英引入傳統粘土磚中,可降低襯磚的質(zhì)量和導熱系數,以滿(mǎn)足焦爐爐門(mén)的使用性能。
  在耐火材料中引入低熱膨脹系數的第二相,利用耐火材料中顆粒與基質(zhì)相熱膨脹系數不一致的特性,使制品內產(chǎn)生微裂紋或微氣孔,可顯著(zhù)提高耐火材料的抗熱震性。熔融石英熱膨脹系數約2×10-6/℃,遠小于粘土熟料的莫來(lái)石及方石英的熱膨脹系數。如果選擇以顆粒狀的熔融石英引入到粘土質(zhì)澆注料中取代相同粒度的粘土顆粒,從而保證澆注料的整體粒度分布不變。為了降低基質(zhì)中雜質(zhì)含量,盡量抑制熔融石英向方石英轉變,在試驗中選擇以純鋁酸鈣水泥而非礬土水泥為結合劑,體系定位于低水泥澆注料體系,通過(guò)改變熔融石英含量,進(jìn)行相關(guān)性能指標的對比分析有關(guān)試驗結果如下。
  1)線(xiàn)變化率。熔融石英的加入量對澆注料線(xiàn)變化率的影響,澆注料在800℃燒后均為膨脹狀態(tài),在1100℃燒后均為收縮狀態(tài),且變化率都不大。
  2)強度。熔融石英加入量對澆注料強度的影響如圖2,抗折強度隨著(zhù)熔融石英加入量的增大而逐步遞減;而耐壓強度總體呈現下降的趨勢。
  3)體積密度和顯氣孔率。澆注料的體積密度和顯氣孔率均隨著(zhù)熔融石英加入量的增大逐步減小。
  4)抗熱震性。隨著(zhù)熔融石英加入量的增大,澆注料5次水冷熱震后的抗折強度保持率逐步增大。
  為進(jìn)一步證實(shí)粘土-熔融石英質(zhì)澆注料與普通粘土澆注料之間的各項性能,進(jìn)行了對比實(shí)驗,對比檢測結果表明,粘土-熔融石英質(zhì)澆注料在線(xiàn)變化、抗壓強度、抗折強度與粘土質(zhì)澆注料的性能相差不大,但在抗熱震性方面明顯優(yōu)于普通粘土質(zhì)澆注料。
  應用及效果
  根據實(shí)驗數據,優(yōu)化后按配方B生產(chǎn)了4個(gè)爐門(mén)的澆注料預制塊,并應用于武鋼2號7.63m焦爐中。通過(guò)與國內其他廠(chǎng)家生產(chǎn)的澆注料預制塊相比,根據配方B生產(chǎn)制作的預制塊成型好、不存在掉角現象,烘爐后的外觀(guān)質(zhì)量也很好,沒(méi)有出現細裂紋(見(jiàn)圖6),保溫性能較好(如表5),可以滿(mǎn)足焦爐生產(chǎn)要求。該產(chǎn)品推廣于沙鋼2座7.63m焦爐,應用至今已經(jīng)使用4年,目前爐門(mén)內襯狀況良好。
  結 語(yǔ)
  1)在普通粘土澆注料引入熱膨脹系數極低的熔融石英,利用材料整體熱膨脹系數降低和微裂紋增韌的雙重作用,顯著(zhù)提高粘土質(zhì)為主體的內襯的抗熱震性,解決了強度高與抗熱震性、保溫性能好相矛盾的問(wèn)題,實(shí)踐證明,粘土-熔融石英質(zhì)澆注料的強度與抗熱震性及保溫性能等各項指標可滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。
  2)可以把澆注料制作成大型模塊,安裝工藝簡(jiǎn)單,安裝過(guò)程機械化程度高,勞動(dòng)強度低,對受損的爐門(mén)內襯可及時(shí)進(jìn)行局部更換,同時(shí)其保溫性能、強度、耐急冷急熱性均比較好,不需要高溫焙燒,節能環(huán)保,使用壽命長(cháng)。
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