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锰硅合金矿热炉炉底烧穿事故的原因探讨

关注:386 发表时间:2018-12-29 21:30:38

     锰硅合金是炼钢工业中良好的除氧剂,在铁合金生产中总产量占第二位,是铁合金中比较重要的一类合金。随着锰硅合金矿热炉炉型的不断扩大,出现的铁水穿底事故也越來越多,分析探讨锰硅合金炉底温度升高的原因,继而分析判断炉底烧穿事故的原因,减少和避免炉底烧穿事故,对锰硅合金的稳定生产和成本的降低有着重要意义。

1、锰硅合金对炉底碳砖的侵蚀

①锰硅合金的密度较大

由于锰硅合金的密度较大,而密度较大的合金对炉底炭块的冲刷、侵蚀要严重的多,密度较大的合金熔渣对炭块空隙的渗透作用也是较大的,所以锰硅合佥的炉底较其他合金的炉底寿命要短的多

②锰硅合金易和碳砖发生增炭反应

锰可以和炭生成Mn7c3、Mn3C、Mn23C6,其中Mn3C还是锰硅冶炼必不可少的中间物气。

③锰硅合金生产中较低的渣碱度对炭砖侵蚀严重

锰硅合金冶炼时一般为偏酸性渣操作,而炭砖抗碱性渣的能力较强,抗酸性渣的能力较弱,所以锰硅合金冶炼过程中,渣对炭砖的侵蚀比其他合金要严重的多。

2、炉底温度的测量和降温

现在大型矿热炉在设计时都具有炉底温度测量和降温措施,但使用厂家仍延用小炉型的操作方式,对炉底温度的测量和降温重视的不够,常常是炉底温度过高,炉底钢板发热变红时才采取措施降温,此时炉底已发生了不可逆变形,降温措施只能延缓炉底事故的发生,但炉衬的寿命将会大大的缩短。

①炉底温度的测量

炉底温度的测量可以在炉底砌筑时预埋热电偶,热电偶可以埋在三相电极形成的坩埚区的正下方,因为此处温度是炉底传导最大的部位,热电偶温度的控制区间根据热电偶埋的深度决定,当热电偶插在髙铝砖与粘土砖之间,深度250〜300mm时,热电偶温度控制在600〜800℃之间低于600℃炉底可以停止降温,适当提髙炉底温度,减少热量损失,从而提高炉温、节能降耗;热电偶温度高于800℃时,传导到炉底钢板的热量较多,炉底钢板、炉底支掉工字钢会受热变形,继而炉底射火砖层也会变形开裂,此时应加强炉底降温。

②炉底的降温

炉底的降温町以用风冷或水冷,由于水冷投资大且存在较大的安全隐患所以用风机冷却较为常用。

通过炉底降温可以使炉底钢板和炉底支撐钢处于合理的温度,保持钢的键度,根据凝固衬原理通过炉底降温可以使炭砖的表面温度低于铁水渣的凝固温度,这样就在耐火材料的表面形成一凝固的保护层。

3、锰硅矿热炉在设计中应注意的几个问题

锰硅合金冶炼的一些独有的特点,要求锰硅矿热炉的设计要不同于其他的铁合金炉或电石炉。

①耐火材料要有足够的保溫效果

设计时应做详细的热工计算,计算取值炉底钢板的温度不应超过350°C,设计时的计算数据是炉体选材和砌筑厚度的依据。一般来说实际受耐火材料质量和砌筑质量的影响,计算数据存奔一定的误差,设计时应充分考虑这种误差因素。

②设计中应有炉底测溫、降温方案许多锰硅合金炉是因为炉底温度过髙,导致的耐火砖软化下沉和炉底:

变形下沉,炉体下沉必然会引起炭砖层的变形错位,最终的结果就是铁水渗透穿底。如果没有炉底的测温记录就无法判断穿底事故是何时发生的,也自然无法判断是先穿底后炉底温度升高,还是先炉底温度升商变形后穿底。对事故原因的判断和预防无法进行。所以炉底的测温、降温设计不是可有可无的,也不能因压缩投资成本而省略

③炉底支撑工字钢应有足够的热强度

钢材的强度随着温度的升高而急剧下降,当温度达到350℃、500℃、600℃时,钢材的强度分别下降1/3、1/2、1/3,当承重钢材在500℃温度下超过15分钟就会变形垮塌,所以设计时应充分考虑支撑工字钢的受热后的强度变化,必要时加厚炉底或考虑隔热效果较好的耐火材料。

4、炉底的砌筑

在耐火材料合格的情况下,炉体砌筑质量对炉底寿命影响非常大,所以在炉体砲筑过程中一定要严格按照设计要求和GBJ211工业炉砌筑工程施工与验收规范的要求认真砌筑。

所有耐火材料均要保证合格,一般厂家对耐火砖和炭砖的质量要求较高,而对射火土、缝糊的检査不严,如果两者之间的酎火度和成分的差异较大时,开炉后就会产生裂纹。

耐火材料和隔热材料特别是镁质材料要防止受潮,多雨地区的耐火材料堆放要有防雨措施,耐火材料中水份过大,烘炉所需的时间就要延长。

炉体的砌缝是炉体中最薄弱的环节,炉衬寿命在一定程度上取决于砌缝的质量,无缝砌筑时要现场预砌、挑砖、宽缝处要严格

缝糊捣打工艺,砌筑现场需要保持淸洁,严防杂物混入。

5、烘炉

新砌筑的炉体中含有一定量的水份,如果不经过烘炉直接投料生产则在髙温下水蒸气的蒸发膨胀会使炉衬变形或开裂。另外在炭砖周围的捣打糊料存在一定的空隙,经过烘炉可使其熔化、焦化形成致密的整体,提高炉衬的寿命。

烘炉过程中一定要保护好炭砖防止氧化,烘炉过程中在耐火材料100℃左右保温有利于水份的蒸发,在300〜500℃之间较慢的升温有利于捣打料的结焦。对于直接电烘炉的开炉操作一定要严格按照送电曲线执行。

6、锰硅合金的冶炼操作

锰可以和炭反应生成多种锰炭化合物,如果炉料在配料过程中缺炭或局部配料不均匀都会加剧锰和炭砖的反应,对炉底造成侵蚀。

操作过程中为了提髙SiO2反应性,一般潦碱度控制在0.5〜0.7之间,但是过低的碱度会使渣熔点降低,炭砖与渣层之间的凝固衬不易形成,渣对炭砖的侵蚀线也同步下移,渣对炭砖的侵蚀加剧。

7、结语

①炉底设计中砌筑材料的选材不合理,炉底厚度不足等原因易使炉底温度升商。

②对炉底测温重视不够,无炉底降温措施使炉底温度持续升髙发生炉底变形下沉,最终导致穿底事故。

③耐火材料不合格,炉底尤其是砖缝处砌筑质量不合格也易发生铁水穿底事故。

④耐火材料水份过大,烘炉时升温过快也是造成炉底开裂的原因之一。

⑤冶炼操作不合理也是造成穿底事故的原因之一。



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