對奧斯麥特爐爐襯的改進與研究

代杰DAI Jie

（金昌冶煉廠，銅陵 244010）

（Jinchang Smelting Factory，Tongling 244010，China）

1 概述

金昌冶煉廠澳斯麥特爐（以下簡稱奧爐）為筒球型豎爐，鋼板外套、內(nèi)襯銅水套為耐火材料。耐火材料結(jié)構(gòu)由下向上分為爐底、熔池區(qū)域（也稱下部爐體）和上部爐體等結(jié)構(gòu)（上、下部爐體的分界線為4.2m）。澳爐結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。

澳爐的內(nèi)襯設(shè)計是讓高溫熔體粘在爐壁磚襯上，即用掛渣的方法對爐襯進行保護。在爐襯壁上留下一層固熔體，這就要求爐壁從爐內(nèi)吸收的熱量及時向爐殼傳遞出去，使爐襯表面溫度低于熔體溫度。于是，澳斯麥特爐采用了高導(dǎo)熱的耐火材料砌筑，并在耐火磚與外殼鋼板之間形成一定厚度的高導(dǎo)熱性石墨層。

2 澳爐設(shè)計爐襯構(gòu)造

2.1 爐底部分 爐底板上砌筑的三層低氣孔粘土磚，在反拱初型上面所用的特種鎂鉻質(zhì)搗打料搗打成反拱型。拱角四周圍所用的電熔結(jié)合鉻鎂磚砌筑成圓型。爐底中心砌體高度為1175mm。

2.2 熔池區(qū)域 拱腳以上熔池區(qū)域的耐火材料為單層結(jié)構(gòu)，設(shè)計厚度為265mm 的耐火材料。此部分耐火材料外側(cè)有一層厚度為15mm 的高導(dǎo)熱性碳質(zhì)搗打料。其中，碳質(zhì)搗打料的外側(cè)為銅水套，銅水套厚度為100mm，共有3層銅水套，每層銅水套的高度為1333mm，總高度為4200mm。

2.3 上部爐體 該部位采用兩層耐火材料結(jié)構(gòu)，內(nèi)層為厚度345mm 的耐火磚，與爐殼之間為115mm 厚的電熔再結(jié)合鉻鎂磚。此部分爐身設(shè)有三層磚托結(jié)構(gòu)，磚托上均安裝有銅水套式冷卻塊。

3 爐襯存在的問題及解決措施

爐襯存在的問題及解決措施，如表1 所示。

4 改進措施

澳爐運行至今已經(jīng)歷多次停產(chǎn)檢修。通過一系列的工藝技術(shù)論證、改造，至第九爐期澳爐爐襯狀況才趨于穩(wěn)定。

4.1 下部爐體材質(zhì)的選型 實踐證明：選用低氣孔率、熱震穩(wěn)定好、耐壓強度大且抗磨性能優(yōu)的鉻鋁尖晶質(zhì)耐火材料替代鎂鉻質(zhì)耐火材料效果更好。鎂鉻質(zhì)與鉻鋁質(zhì)耐火材料的性能見表2。

表2

4.2 上部爐體材質(zhì)的選型 上部爐身的耐火材料的選擇要考慮三個基本原則：一是要具有良好的防水性能；二是具有良好熱震穩(wěn)定性；三是具有良好的抗渣性。由于奧爐頂罩是余熱鍋爐的一部分結(jié)構(gòu)，鍋爐在運行一段時間后就會出現(xiàn)漏水事故，并造成耐火磚“粉化”而脫落。

4.3 耐火磚厚度的選定

①一方面，使熔體到銅水套的溫度梯度變緩，提高此部位耐火材料的整體壽命；另一方面，使銅水套工作面溫度下降，有利于降低能耗。②將上部爐體厚度由原設(shè)計的265mm 增加到430mm。

4.4 第二層磚托冷卻塊的拆除 歷次檢修中觀察到，整個爐內(nèi)的耐火材料都受到侵蝕，主要在第三層銅水套所在的區(qū)域（3.5-5.7m），爐體西北角尤為嚴重（此部位有一層高度150mm 的磚托冷卻塊）。

表1

因為相對其它位置而言，由于有銅水套與磚托水套的存在，在澳爐提槍、下槍的作業(yè)過程中，此部位耐火材料的溫度梯度比較大，耐火材料比較容易剝落、侵蝕。磚托冷卻塊上部磚體依附其支撐，一旦磚托冷卻塊周邊耐火材料侵蝕，上部磚體容易坍塌，澳爐堰口時常有大塊磚流出。2008年9月利用停爐，對澳爐第二層磚拖冷卻塊進行了拆除，從后幾個爐期來看，達到了設(shè)想效果。

4.5 磚托水套保護磚的改進 磚托水套保護磚設(shè)計之初采用“上下砌筑耐火磚，中間用耐火磚填充的方式”。在冶煉過程中，由于熔體沖刷及滲透，中間填充的耐火材料很容易被洗刷、侵蝕，將磚托水套暴露在爐膛，使磚托水套溫度升高，引起DCS 系統(tǒng)報警、被迫提槍，影響澳爐作業(yè)率。

通過反復(fù)研究與論證，對磚托水套保護磚進行改良，采用“7”定型磚將磚托水套包裹的保護方式，改良后的定型磚起到了很好的作用。

5 改進后的爐襯配置

5.1 4.2m 以下結(jié)構(gòu)（基準面為爐底水平面），由外及里：

鋼殼（2.3m 以下厚度為40mm，2.3m 以上厚度為25mm）；

搗打料（2.3m 以下厚度為70mm，2.3-4.2m 以上厚度為85mm）；

銅水套（厚度為100mm，高度1.35m）；

SA 尖晶石耐火磚（厚度為345mm）。

5.2 4.2-7.56m 以上結(jié)構(gòu)（基準面為爐底水平面），由外及里：鋼殼（厚度為25mm）；電熔磚（厚度為115mm）；SA尖晶石耐火磚（厚度為430mm）。

5.3 改進后的SA 尖晶石磚性能指標

SA-1#A-A 磚指標：密度≥3.56g/cm3；耐壓強度≥110Mpa；顯氣孔率≤12%；

熱震穩(wěn)定性（1100 度水冷）≥2 次；莫氏硬度≥9 級。

SA-2#A-A 磚指標：密度≥3.55g/cm3；耐壓強度≥100Mpa；顯氣孔率≤12%；

熱震穩(wěn)定性（1100 度水冷）≥2 次；莫氏硬度≥9 級。

SA-TP-B 磚指標：密度≥3.49g/cm3；耐壓強度≥100Mpa；顯氣孔率≤14%；

熱震穩(wěn)定性（1100 度水冷）≥4 次；莫氏硬度≥9 級。

6 結(jié)論

通過不斷的摸索與技術(shù)改進，通過職工操作標準的強化，通過加強管理，目前爐襯壽命穩(wěn)定在12 個月左右，超過設(shè)計水平。其實，最好的耐火材料就是爐渣。如果可以成功實現(xiàn)銅水套掛渣替代耐火磚，不僅可以延長爐壽命、節(jié)約生產(chǎn)成本，同時也將是澳爐冶煉的飛躍。

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