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铁合金矿热炉用耐火材料选型及砌筑施工

作者:寰洋实业  发布日期:2017-02-21

 

  铁合金矿热炉炉衬在冶炼过程中,不仅承受强烈的高温作用,而且还承受炉料、高温炉气、熔融铁水和炉渣的物理化学侵蚀和机械冲击作用。因此为了保证铁合金冶炼能在高温条件下有效地进行,必须使用特殊材料砌筑矿热炉炉衬。

一、铁合金矿热炉耐火材料的性能

通常在高温条件下能承受高温作用,能抵抗铁水、炉渣、炉气侵蚀和机械冲刷作用,而仍能保持炉衬原有形状、尺寸和强度的砌筑材料称为耐火材料。

 

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铁合金矿热炉常用耐火材料的性能指标列于表2-5中,包括耐火温度、荷重软化温度、抗热震稳定性、高温体积稳定性和抗渣性能。
 

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二、耐火材料选择原则

耐火度高、荷重软化温度高、抗热震稳定性好、高温体积稳定性好和抗渣性好,这五项工作性能指标是评价耐火材料使用质量优劣的主要标准。原则上任何一种耐火材料都应同时具有优良的五项工作性能指标,但是实际上是难以办到的。

耐火材料在实际使用过程中,虽然从整体上说,它长期和反复承受着高温、温度变化、熔融金属、熔渣、炉气的物理化学侵蚀和机械冲刷及其他应力的综合作用,但就局部来看,它不一定会同时承受上述各种作用。这就要求我们根据耐火材料实际所处的工作部位,正确地选择和使用耐火材料,以便既能保证炉衬的使用寿命,又能降低成本。
 

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三、铁合金矿热炉生产常用耐火材料耐火砖和浇注料优缺点

(1)粘土砖。制造粘土砖的丰要原料是具有良好塑性和结合力的耐火动土易得,而且制造过程也比较简单,因而粘土砖在冶金中使用极广。

从粘土砖的性能指标可以看出,它在使用过程中的主要性能特点是,对酸性渣的抵抗能力较强,有较好的抗热震性,有良好的保温能力和一定的绝缘性能。在铁合金生产中,粘土砖主要用于砌筑矿热炉暴露部位的炉墙炉衬,起保温和绝热作用的炉墙和炉底外层炉衬,或用于砌筑铁水包内衬。

(2)炭砖。制造炭砖的主要原料是碎焦炭和无烟煤,粘结剂是煤焦油或沥青。从炭砖的性能指标可以看出,炭砖与其他普通耐火材料相比,不仅抗压强度大,线膨胀系数小,耐磨性好,耐火度和荷重软化温度高,抗热震性好,而且抗渣性特别好。

在铁合金生产中,凡是冶炼不怕渗碳的铁合金品种,便可采用炭砖作为炉衬材料。但是炭砖在高温条件下极易氧化,因此炭砖主要用于砌筑矿热炉不暴露于空气部分炉墙、炉底和高炉风口以下部位的炉缸及出铁流槽。由于炭砖导电系数大,使用炭砖炉衬,电极易上抬,可适当的减少炉墙炭砖的高度和炉底炭砖的厚度。

(3)高铝砖。制造高铝砖的主要原料是高铝矾土,粘结剂为耐火粘土。从高铝砖的性能数据可以看出,其最大优点是耐火度高、荷重软化温度高、抗渣性好、机械强度大,而且这些性能随Al2O3含量的增加提高很快。
 

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在铁合金的生产中,高铝砖可用于砌筑矿热炉出铁口衬砖、高炉炉身、炉缸,也可用于砌筑铁水包内衬。

(4)镁砖和镁砂。制造镁砖的主要原料是菱镁矿,粘结剂为水和卤水或亚硫酸盐纸浆废液。

从镁砖的性能数据可以看出,它在使用过程中的主要性能特点是耐火温度高、对碱性渣有极好的抵抗能力。

在铁台金生产中,镁砖主要用于砌筑电弧炉炉墙、炉底、中低碳锰铁的铁水包内衬。用镁铝砖或镁铬砖代替镁砖砌筑炉项。

冶金镁砂的耐火温度很高,因而在铁台金生产中,镁砂常用于打结炉底,制作或修补炉墙、炉底,并可作为堵眼或制作打结锭模用材料。

四、铁合金矿热炉的砌筑

1、砌筑及砌炉前准备工作

(1)砌炉。铁合金矿热炉的炉衬很厚,尤其是炉底,目的是使炉体有较大的热稳定性,这样可使冶炼过程正常进行。矿热炉炉衬的使用寿命,除与冶炼操作、造渣制度和耐火材料质量有关外,筑炉的质量也是个十分重要的影响因素。筑炉就是用耐火材料砌筑炉体内衬的一种操作。铁合金矿热炉炉衬通常只有两种:炭砖炉衬和镁砖炉村。下面介绍一下砌炉前的准备工作。

(2)炉前的准备工作。

1)选粘土砖。即将同规格不同厚度的粘土砖经过分选后分别堆放,以便砌炉保持同的粘土砖厚度相同。

2)炭砖的预砌加工。炭素炉衬炭砖在砌筑前需颈砌加工,按炉墙粘土砖内圆直径的大小,在木板或水泥地上画一圆。从圆的中心线开始先摆放一排炭砖,然后两边分别摆放,每排炭砖、每块炭砖间以及炭砖与炉墙粘土砖的距离为40~50mm,摆放时超出圆外的部分加工去掉。每层炭砖须砌和加工完毕后,按摆放位置用粉笔标上顺序号码,以便砌筑时按顺序入炉。

炉壁炭砖应加工成梯形,并使砖与砖之间的内侧缝为20~30mm,侧缝外50~60mm。炉壁炭砖与炉墙粘土砖之间的距离为50~60mm。每排炭砖的横缝面互相错开并应尽量减少砖缝数。

3)准备好砌炉工具(包括熔化底糊或电极糊的加热设备)及其他砌炉材料。
 

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2、炉衬的砌筑

(1)铺石棉板。清除炉内垃圾,于炉内铺一层厚20mm的石棉板,并用木锤打实,使之与炉壳紧密接触。

(2)铺弹性层。在石棉板上铺一层厚70~80mm,粒度为3~8mm的耐火砖颗粒,即所谓弹性层(出铁口附近不留弹性层)。弹性层主要是为了防止因炉衬砌体受热膨胀而损坏炉壳,同时兼起保温隔热和烘炉时便于气体排出的作用。

(3)砌粘土砖。在颗粒上层按人字形砌一层粘土砖,砖缝小于2mm,第二层以上炉底部土砖采用湿砌或于砌,砌缝都要小于1.5mm,且砖缝应用泥浆或干部土粉充填密实,每层粘土砖之间交错30°~50°。从炉底炭砖周围至炉口的炉壁粘土砖均采用湿砌,可在其中等距离的砌8~12个大小为10mm×(25~30)mm的排气孔。炉底粘土砖的总厚度应根据图纸要求确定。

(4)砌炭砖。

1)砌炉底炭砖。最后一层炉底粘土砖砌完后,开始砌炭砖周围的炉墙粘土砖,炉壁粘土砖砌到高度与炭砖高度大致相同时,可砌炉底炭砖。炭砖与粘土砖之间用糊填充。第一层炭砖的方向和出铁口方向交错60°,第二层炭砖和出铁口方向相同(铺—层厚度10~15mm的水平缝,用行墨粉和水玻璃按2:1比例均匀调制而成的水平)。炭砖之间宽40~50mm的立缝用底糊打结,为防止铺排好的炭砖在底糊打结时发生移动,可用木楔插人立缝使其固定,打结底糊时,先将加热到120℃左右的底糊迅速倒人立缝中,并铺成厚度约100mm左右,用加热过(不能烧红)的捣锤轻捣,然后用风锤捣固,宜至不在下沉时为止,整个捣糊操作必须均匀、有力、快速。按上述同样方法,砌第二层炭砖。

2)砌炉墙炭砖,炉底炭砖砌好后,从出铁口开始砌炉墙炭砖,炉墙炭砖与炉底炭砖之间的水平缝用水平糊填充,厚度约5mm。为了便于用底糊打结立缝,炉墙炭砖的内侧缝均用木板挡牢,底糊的打结方法与前相同。炉墙炭砖上郊用粘土砖砌成梯形,以便于操作。

(5)铺补偿糊。为补偿炉底炭砖立缝底糊加热焦化后的收缩,须在底糊缝面上铺捣宽100mm、高30mm的所谓补偿糊,在炉墙炭砖和炉底炭砖处的边缘直角处也须用底糊捣打,这有助于防止铁水从炉底炭砖与炉墙炭砖接触处渗出。

(6)贴粘土砖或涂石灰浆。为了避免烘炉时炉墙炭砖氧化,还应在炉墙内壁平贴砌一层耐火粘土砖。或者涂一层石灰。砌好的炉衬如图2-7所示。
 

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—般来说,炉底炭砖和出铁口附近的炉墙是矿热炉体侵蚀最严重的部位,因而,要特别重视出铁口附近的炉衬的砌筑与底糊的打结。
 

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3、镁砖炉衬的砌筑

(1)镁砖矿热炉炉衬砌筑。镁砖炉衬的矿热炉和炭质炉衬的矿热炉—样,在炉壳上也贴有石棉板和弹性层。炉底粘土砖全部采用干砌,粘土砖以上炉底和炉衬全部采用镁砖侧砌,砖缝用镁砂粉或用比例为1:2的加热过的铬矿粉和镁砂粉的混合物填充。

(2)镁砖电弧炉炉衬砌筑。小型电弧炉砌筑时,通常没有石棉板和弹性层,而是在炉壳与镁砖衬之间用以卤水(或水玻璃)为粘结剂的镁砂来填无。镁砖均采用人字形侧砌,上下两层之间交错30°,小于1mm的砖缝用镁砂粉或由10%粘土粉,20%~30%镁砂粉,60%~70%铬矿粉组成的干填料来填充。

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炉盖以镁铝砖或镁砖采用放射性成人字形侧砌。

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