萊鋼100噸鐵水罐內(nèi)襯烘烤工藝優(yōu)化實踐

摘 要：由于內(nèi)襯材質(zhì)的改進(jìn)，烘烤制度不能與之匹配，導(dǎo)致萊鋼100噸鐵水罐內(nèi)襯剝落、產(chǎn)生裂紋等。通過優(yōu)化烘烤制度，降低第一階段最高烘烤溫度和升溫速度，延長第一、第二階段保溫時間，提高第三階段最高烘烤溫度和升溫速度，有效降低了鐵水罐內(nèi)襯剝落、裂紋的幾率，延長了內(nèi)襯的使用壽命，節(jié)約了寶貴的耐火材料資源。

關(guān)鍵詞：鐵水罐；烘烤；優(yōu)化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.060

1 概述

100噸鐵水罐是我廠鐵水的主要周轉(zhuǎn)設(shè)備，現(xiàn)有數(shù)量共計100個。100噸鐵水罐內(nèi)襯主要包括兩部分：永久層和工作層。為適應(yīng)生產(chǎn)工藝、節(jié)奏的不斷變化，從2004年2×1880高爐投產(chǎn)起，100噸鐵水罐內(nèi)襯也在不斷改進(jìn)。其永久層原來采用粘土磚砌筑，罐腰及以上部分2層，罐底部分3層；現(xiàn)在逐步采用罐腰及以上部分整體澆注和全部永久層整體澆注。工作層材質(zhì)先后采用過高鋁質(zhì)、莫來石質(zhì)、硅線石質(zhì)、剛玉質(zhì)，乃至目前正在使用的Al2O3-SiC-C質(zhì)；罐底工作層的砌筑層數(shù)也由原來的1層增加到現(xiàn)在的2層，砌筑厚度由270mm增加到450mm。

2 100噸鐵水罐在使用過程中遇到的問題

100噸鐵水罐內(nèi)襯進(jìn)行改進(jìn)后仍然使用早期的烘烤制度進(jìn)烘烤，遇到了以下問題：砌筑完成的新罐經(jīng)烘烤后耐火泥漿產(chǎn)生不均勻收縮，部分磚縫泥漿收縮后產(chǎn)生較大裂紋；鐵水罐在使用過程中內(nèi)襯磚局部產(chǎn)生不均勻的裂紋、剝落，與內(nèi)襯受鐵水正常沖刷、侵蝕情況不同，經(jīng)分析后認(rèn)為是烘烤制度不合理造成的。

3 100噸鐵水罐早期烘烤制度分析

100噸鐵水罐早期采用的烘烤制度和烘烤曲線分別如如表1所示。

鐵水罐的烘烤主要是為了除去內(nèi)襯（包括工作層、永久層和耐火泥漿）中的水分。內(nèi)襯中的水分包含三部分：自由水、結(jié)晶水和結(jié)構(gòu)水，對應(yīng)著三個烘烤階段。

3.1 第一階段，除去自由水

常壓下，內(nèi)襯加熱到100～200℃，自由水可全部逸出，部分膠體水逸出的溫度稍高一些，但不超過250℃。因此，第一階段烘烤溫度不應(yīng)超過200℃。

由于在烘烤的過程中內(nèi)襯表面和中心部分含水量不同，所以內(nèi)襯的烘烤是不均勻的，不均勻的收縮會導(dǎo)致內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，應(yīng)力超過內(nèi)襯的強度就會產(chǎn)生變形或裂紋。為了減少局部應(yīng)力的產(chǎn)生，在烘烤初期水分宜較慢地排出，保溫時間應(yīng)適當(dāng)延長，早期300℃下6小時的保溫時間相對較短。

3.2 第二階段，除去結(jié)晶水

結(jié)晶水的失水溫度在200～600℃之間，因此第二階段烘烤的終點溫度定在600℃是較為合理的。生產(chǎn)Al2O3-SiC-C磚所用原料是經(jīng)過煅燒的熟料，結(jié)晶水相對較少，因此烘烤升溫速度應(yīng)逐漸加大?？紤]到內(nèi)襯厚度大，罐底570mm，罐腰280mm，保溫時間仍不宜過短，早期烘烤制度的2小時保溫時間過于短暫。

3.3 第三階段，除去結(jié)構(gòu)水

礦物中的結(jié)構(gòu)水一般是指呈H+、OH—或H3O+的離子狀態(tài)加入礦物晶格構(gòu)造的。這些離子在礦物晶格中占有一定的位置，其含量一定，結(jié)合牢固，只有在600～1000℃的條件下，晶格的結(jié)構(gòu)被破壞后，才能逸出。因此早期烘烤制度中最高800℃的烘烤溫度是不足的。

4 改進(jìn)措施

經(jīng)過反復(fù)探索、驗證、分析及比較，提出如下改進(jìn)措施：

（1）第一階段，降低階段最高烘烤溫度，200℃即可。升溫速度上也適當(dāng)降低，升溫時間控制在16小時左右。保溫時間由10小時延長到20小時，以確保內(nèi)襯均勻干燥。

（2）第二階段，階段最高烘烤溫度仍控制在600℃，提高升溫速度到18.75℃/h，延長保溫時間到8小時。

（3）第三階段，階段最高烘烤溫度提高到1000℃?？紤]到生產(chǎn)效益和經(jīng)濟性，減少煤氣消耗，在確保烘烤安全的前提下，繼續(xù)加大升溫速度，縮短保溫時間，保溫4小時。

得到改進(jìn)后烘烤制度如表2。

5 應(yīng)用效果

改進(jìn)后，新罐磚縫泥漿收縮一致性良好，裂紋明顯減少。鐵水罐在使用過程中，內(nèi)襯裂紋、剝落現(xiàn)象顯著改善，侵蝕均勻?？竟捱^程中罐體氣孔無大量蒸汽逸出，說明烘烤升溫速度均勻合理。每年可減少砌筑新罐10個以上，節(jié)約耐火材料資源400噸左右。

6 結(jié)語

應(yīng)用此烘烤制度能顯著改善100噸鐵水罐內(nèi)襯裂紋、剝落現(xiàn)象，適應(yīng)改進(jìn)型內(nèi)襯的烘烤要求，對于節(jié)約寶貴的耐火材料資源有著重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]王維邦.耐火材料工藝學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1994.

[2]尹汝珊等.耐火材料技術(shù)問答[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1994.

作者簡介：韓鴻（1982-），男，工程師，主要從事鐵水罐砌筑維護(hù)管理、鑄鐵機生產(chǎn)管理和設(shè)備管理工作。