应用镁质材料砌筑电炉提高炉衬寿命降低电耗_康金辉.pdf

年第 期总第 期铁 合 金：作者简介 康金辉 男，年 月出生，年毕业于本溪钢铁学校，年毕业于西安建筑科技大学钢铁冶金及铁合金专业，工程师。现从事铁合金冶炼（高碳铬铁）工作。收稿日期 应用镁质材料砌筑电炉提高炉衬寿命降低电耗康金辉（徐州宏阳新材料科技股份有限公司 江苏徐州）摘 要 介绍了新设计开发的节电节省砌炉费用的砌筑方法及镁质材料在高碳铬铁电炉上的应用，重点总结了延长炉衬寿命的“四步法”。应用经实践证明：此砌筑方法可提高炉衬寿命，具有隔热保温及降低电耗的特点。关键词 镁质材料 炉衬寿命 隔热 保温 降耗中图分类号 文献标识码 文章编号（）（，），“”，前言目前高碳铬铁矿热炉炉衬分为镁质和碳质两种，大部分使用镁质材料砌筑炉衬 炉底的比较多。随着大型化电炉的发展和能源双控的进一步深入，炉壳直径越来越大，其使用寿命和隔热保温工作显得比较重要。因此高碳铬铁产品的节能降耗和成本控制势在必行。为了降低电耗和节约砌炉费用，对矿热炉镁质材料的砌筑方法和工艺操作要求严谨细致，达到“长寿低耗高效”的目的。笔者主要介绍高碳铬铁镁质炉衬节能砌法和工艺操作提高炉衬使用寿命的方法。提高炉衬 炉底寿命的“四步法”高碳铬铁镁质炉衬的使用寿命与选材、砌筑方法和工艺操作有很大关系。过去有的厂家曾经发生过新炉衬或炉底烧穿事故，也有使用寿命不足 年炉底或炉衬烧穿等事故。随着炉底利用捣打料代替镁砖以后，基本解决了因砖缝渗铁影响炉底使用寿命的问题。但是由于捣打料的质量或砌筑细节和工艺操作等问题，引起新砌的电炉炉底寿命达不到四年的情况时有发生。为了确保新砌筑炉衬 炉底使用寿命达到 年，笔者认为要做好以下四方面的工作。砌筑材料的选型和质量问题镁质捣打料代替镁砖的最大好处是防止了炉底镁砖缝隙渗铁问题，而在使用捣打料时需更加注意散状捣打料的质量问题。目前市场上供应材料大致分为高氧化镁的镁质及镁钙质两种，镁质捣打料化学成分即矿物质的组成不同，高温烧结后的整体强度和耐高温程度各有不同，同样影响炉底的使用寿命。高氧化镁的镁质捣打料高氧化镁的镁质捣打料含氧化镁 左右，氧化铁和氧化钙含量低，属于以 为主晶相的方镁石矿物质，其特点是耐火度高，但烧结性相对较差。其化学成分如表 所示（同一捣打料不同化验厂家取样分析）。表 高氧化镁的镁质捣打料化学成分 化验厂家化学成分 打实体积密度（）耐火度 化验日期 年 月 年 月 年 月平均 （）从表 捣打料的化学成分看，平均含，耐火度比较高，达到 左右；镁质捣打料烧结剂主要是，实际含量，偏低，对炉衬 炉底烧结强度不够理想，形成块状体较慢；和 含量要有所控制，两者不能共存，否则在高温下产生硅酸钙，影响捣打料的耐火度。如果长时间停炉，炉温降到 以下，硅酸钙会发生晶形转变伴随体积膨胀，导致炉底出现裂纹、碎散，严重时发生粉化。在镁质捣打料中，属于杂质，在碱性介质中，含量越低越好，要求其含量。属于杂质，与 和 可生成铝酸四钙，降低了捣打料的熔点即耐火度，要求其含量。（）该种捣打料的实践应用。从化学成分分析看，最大的优点是耐火度高；不足之处是 含量偏高，降低了捣打料的耐火度；含量偏低，使捣打料的烧结性能变差，烧结层变薄，影响炉底 炉墙整体的烧结强度。笔者在高碳铬铁矿热炉上已经使用十年该种捣打料，从 到 的矿热炉使用情况看，使用寿命达到 年以上，操作较好的炉子可以使用 年。从捣打料的化学成分和实践应用来看，首先化学成分及质量满足耐高温和烧结强度，并且控制好停炉升温膨胀问题，防止长时间停炉引起的炉底捣打料膨胀；其次砌筑和工艺操作也是决定炉衬寿命的关键。镁钙质（）捣打料镁钙质（）捣打料含 较低，含有一定数量的，其烧结剂是。系捣打料的成分如表 所示。表 镁钙质捣打料化学成分 名称化学成分 打实体积密度（）耐火度 粒度 样品 （）从该种捣打料的化学成分看，氧化镁含量较低，其含量为，耐火度相对低一点；镁钙质捣打料烧结剂主要是，其含量为，烧结质量和整体强度相对较好；和 较低，符合碱性耐火材料的要求。又称方钙石，耐高温，熔点高达 左右，碱性及活度强于。适量的 遇到少量的和 后，形成铁酸二钙和硅酸钙，提高耐材的黏结度和烧结强度，使捣打料在炉底和炉衬的烧结质量有所提高。（）该种捣打料在实践中的应用。从化学成分分析看，最大的优点是捣打料中含有适量的氧化铁和氧化钙提高了材料的烧结性能，整体的烧结强度好。笔者对镁钙质捣打料只是从有关资料上看到一些介绍，期望能在实践中掌握到该种捣打料的实铁 合 金 年 际情况并得到一些经验总结。砌筑过程的质量保证首先采购捣打料和其他耐材时严格把好质量关，按照捣打料质量要求和耐火砖质量标准采购，货物进厂后取样化验，并且检查包装是否受潮。炉底和炉墙捣打料的打结质量要求炉底每层捣打料厚度均匀，不易过厚，根据不同位置其厚度约 左右。每层夯打过程一定要夯打均匀结实，用焊条下插时不超过 ；每次夯打结束在下次捣打料之前，用耙子把夯打的表面耙毛便于接茬。传统的炉墙熔池部位镁砖砌筑，容易出现砖缝渗铁烧穿问题。实践经验总结，在熔池高温区位置用捣打料代替部分镁砖，即可防止铁水从炉墙砖缝渗透，又可以作为膨胀层使用。该部位的捣打料不用夯打结实，只是用平板打夯机打平即可。耐火砖的砌筑质量要求炉底上层镁砖主要是冶炼初期保护底层捣打料，在捣打料未完全烧结好的情况下，防止捣打料翻底。一般情况下，保护层的镁砖厚度侧砌两层即可。炉墙镁砖和炉底保护层镁砖的砌筑，砖缝要挤紧，缝隙不超过 ；炉底黏土砖主要起隔热作用，高铝砖的隔热效果不如黏土砖，但是耐火度高。因此，砌筑炉底黏土砖和高铝砖时，在确保砖缝挤紧和水平的前提下，搭配黏土砖和高铝砖的厚度很关键。比较理想的砌筑方法：平砌两层黏土砖后，然后侧砌两层高铝砖，即可以起到隔热作用，又能在炉龄后期起到抵抗温度过高的问题，延长炉底使用寿命。用三级高铝砖（）砌筑炉底，其耐火度能达到 ，在黏土砖和捣打料之间既能起到隔热作用，又能起到抵抗铁水耐高温作用。新开炉炉底烧结质量的保证捣打料制作的炉底，初期升温烧结很关键，必须要缓慢升温，逐渐往下烧结，不要过快过早的产生或积存大量铁水，防止炉底未烧结捣打料翻底。延长低温烧结时间，使炉底的捣打料逐渐烧结凝固形成整体，提高炉底的使用寿命。根据电炉容量的大小确定低负荷烧结时间，即给满负荷的时间尽量延长。例如 电炉，从出第一炉铁 天以后可以给满负荷；而 电炉从出第一炉铁 天以后给满负荷。几种不同容量电炉升满负荷建议时间如表 所示。表 几种不同容量电炉升满负荷建议时间 电炉容量 给满负荷建议时间 天备注给满负荷时间是从出第一炉算起 规范工艺操作，保证炉底使用寿命提高炉衬质量和使用寿命，首先做好选材、砌筑质量和新开炉工作，每一个细节严格按照规定操作，最后一道工序就是把好工艺操作关，严格按照工艺操作规程冶炼，长期做好炉底炉衬的维护工作。（）准确判断炉况，控制好电极长度，防止镁铝比过低、焦炭粒度过小而造成电极工作端太长的问题。使用球团时，特别注意电极插入太深的问题，每班制定最大电极压放量，在电流低时增加大焦比例。（）出炉期间严禁下插电极挤铁水，防止炉底铁层降低，电极和高温弧光区域下移破坏炉底。（）准确判断和处理好炉况，渣型控制合理。防止渣稀涮炉墙或渣型过于黏稠出铁排渣不顺畅，因炉底积铁过多导致炉底温度升高或翻底的问题。（）避免长时间的停炉，大修停炉时间尽量避免在冬季进行。停炉时间过长和频繁，热胀冷缩造成炉底和炉壳产生缝隙，容易造成渗铁而缩短炉衬 炉底使用寿命。一旦超过 天的停炉，停电后尽量缓慢降温，送电后升负荷速度一定也要缓慢，逐渐升温，防止膨胀产生裂缝。新型节电 节省费用砌筑法简介传统的镁质炉底 炉衬砌筑方法，在选材和砌筑方法上对保温隔热考虑的不多，大多数炉衬隔热保温效果不好，散热多耗电高。尤其随着矿热炉大型化的发展，炉膛直径越来越大，即炉体的散热面积增大，不利于降低电耗。传统的砌筑炉体，在使用的耐材性能上若不够合理，砌筑方法也没有大的改进，结果就是砌炉材料成本高于新型砌筑的成本。新型节电砌炉法的特点：炉体 炉底保温隔热效果好，选材方面考虑隔热保温效果好的耐材。相比传统砌筑法散热减少，电耗降低 左 第 期康金辉 应用镁质材料砌筑电炉提高炉衬寿命降低电耗 右，同时砌筑一台 矿热炉节约材料费用约 万元。新型节电砌筑方案的优化和应用 炉底和炉衬的材质选型在选择耐材方面，既要考虑耐火度的问题，又要考虑隔热保温效果好的材料。有些耐材的隔热保温和耐火度成反比，既有好的一面又有不利的方面。材质的选型大部分和传统砌炉的材质一样，个别材料侧重于隔热保温。砌炉方法设计思路同样的材料，摆放位置不同，效果不同。（）以“保温效果好，炉体散热少，使用寿命长”的原则砌筑，降低电耗，节约砌炉费用。（）以“炉底炉衬寿命五年制”的原则选材，即材料质量和砌筑质量要确保 年的炉龄。砌炉的方法目前各家砌炉的方法看似大同小异，差别不大，但是细节有一定差别。因此，通过推广新型节电节省费用砌炉方法，使企业达到节约砌炉费用、降低电耗之目的。新型节能砌炉使用效果对比 电炉砌炉方法 年某厂大型矿热炉上采用两种砌炉法的实际情况对比，两种同容量电炉砌炉方法不同的散热对比如表 所示。表 两种同容量电炉砌炉方法不同的散热对比 炉型砌筑不同方法炉底风洞最高温度点 熔池外壳固定点 测量次数备注传统法一周一次一周一次节能法一周一次一周一次需要注意：传统法平均炉底温度，平均炉壳温度 ；节能法平均炉底温度 ，平均炉壳温度 。电耗指标对比同容量、相同型号的两台炉操作水平不一样、原料不一样，电耗指标差别较大。如果在隔热散热方面没有明显的优势，有时候很难说清楚降电耗的效果。但是按照热量平衡原理推测，输入和输出等量变化，散热多，做功就少，冶炼电耗相应升高。年某厂两台高碳铬铁电炉，其中一台采用新型节电砌炉法，从 年砌筑后生产到现在整整 年半了，炉底和炉墙温度很正常，生产指标较好。新型节电砌炉和传统砌炉电耗比较如表 所示。表 新型节电砌炉和传统砌炉电耗比较 炉座砌筑方法年度电耗（）平均新型节电砌炉法 普通砌炉法 电耗之差 矿热炉使用寿命比较矿热炉的使用寿命，主要取决于选材质量、砌筑质量和工艺操作方法。如果这三个条件相同的话，两种砌炉法的使用寿命应该基本一样。从砌筑使用情况看，正常可以使用 年。其他注意事项具体砌炉图另外设计；耐火材料的质量要求随图纸。新型节电 节省砌炉费用砌筑方法，在大型电炉上得到了长时间的检验，并且已经应用到大型电炉上。节约从点滴做起，节电势在必行。结语高碳铬铁电炉的炉衬寿命严重制约生产成本。笔者通过新型镁质耐火材料的设计应用及规范的砌筑，提高了炉衬的使用寿命，降低了生产成本及员工的维护炉子劳动强度，对电炉的大型化及长远发展起到了促进作用。铁 合 金 年