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耐火知识
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编辑：admin   分类：耐火知识   发布：2022-02-07 19:01:02   浏览：次

摘要：铁合金炉体作为生产的核心设备，它的使用寿命直接关系到企业的成本和效益，为提高炉体的使用寿命，公司结合过去行业工作者总结的经验，开展了内养与外护的总结和探索，制定了一系列的措施，形成了一套内部护炉管理体系。


前言

铁合金冶炼是在高温下进行的多相物理化学过程，炉内耐火材料工作条件十分恶劣。无渣法冶炼反应坩埚区的温度可达2000~3000℃，而有渣法冶炼的高温区同时还发生各种侵蚀作用。我公司硅铁和硅锰主要使用碳砖砌筑，碳砖具有熔点高、抗热震性好、高温强度高、不为合金和炉渣浸润等优点，缺点是易氧化，在400℃以上暴露在空气中的碳砖即可发生氧化，在600℃以上二氧化碳和水蒸气对碳制品起氧化作用。高碳铬铁主要使用的是镁砖砌筑，镁砖具有强度高、耐高温，而且主要应用在碱性炉渣冶炼，镁砖的荷重软化温度在1550℃。截止目前，硅锰6#炉和铬铁8#炉炉龄全部都在7年以上，中间经历了几次中修，如何延长炉龄是保证企业效益的一项重要指标。公司自在2015年后全部开始实施护炉体系管理，运行至今，炉体运行基本稳定，对于炉体损坏及维护总结了几方面的经验，并制定了一系列的管控措施。

炉体损毁原因及分析

1、电极工作端长期过长，炉底耐火材料大量消耗，导致炉底温度异常上升或发生炉底烧穿的后果。
2、电极工作端长期不足，高温区上移，靠近电极高温区域炉墙温度异常上升，炉眼出铁口周围被冲刷较严重区域发生烧穿漏铁炉渣的后果。
3、渣型不合理，碱度控制不符合要求，铁水过热严重，造成炉体的化学侵蚀，损毁炉体耐火材料。
4、长期停炉后开炉，炉体极容易出现膨胀崩裂的现象，如果频繁启停炉，会明显观察到炉体钢板受到温度变化而崩开，需要及时进行修补。
5、氧气吹氧开眼作业对炉眼及炉壁损耗极大，无论是碳砖还是镁砖，在高温条件下能够发生氧化反应，并且形成的假炉壁无法起到保护作用，大大加速了炉体的恶化。
6、炉体漏水及物料水分严重超标，在进入炉内后虽然有一部分能够蒸发，但是剩余部分则会随着高温分解，并形成氧气，对炉壁进行侵蚀。
7、由于达到泰曼温度而发生的侵蚀，高碳铬铁与炉渣接触的工作层镁砖，承受着高温铁水和炉渣的化学侵蚀及机械冲击、其成分及矿物组成均发生变化，镁砖发生反应的温度虽然低于熔点，但开始呈现扩散作用。
结合以上几方面的原因，从物理、化学、机械等几方面因素总结主要是：
1、熔蚀现象：耐火材料的工作温度超过其耐火度就会发生熔蚀。熔蚀常发生在靠近电弧区的炉墙、电极端部的炉底等部位。通过对炉地测温贴片及热电偶数据分析，炉底电极端底部温度最高，同时如果电极工作端过长，则炉底温度明显上升。
2、化学侵蚀：耐火材料同炉渣、金属熔体、粉尘、废气及其他物质之间的各种各样的化学反应称为化学侵蚀。化学侵蚀的类型有气-固反应、液-固、液-液反应和气-液反应。当耐火材料的工作温度接近和超过其耐火度，金属对火材料的化学侵蚀就更为突出。
3、机械作用：在工作层，高于荷重软化温度的耐火材料极易受到金属和炉渣的机械作用力而发生损耗。
4、剥落落和崩裂：受到急冷急热作用或不均匀的热负荷，耐火材料内生的热应力超过其结构强度而发生局部损坏。在长时间停炉并开炉后，炉体膨胀崩裂特别明显，出铁口溜槽也能够观察到这种现场。

炉体护炉措施

针对以上问题，公司分别从来“炉内养护和炉外保护”两方面入手，制定了以下措施：
(一)内养方面
1、合理控制压放量，不能以强压电极来作为岗位任务指标，应该结合炉底温度和炉壁温度及各项参数情况探索合理电极压放量，如果发现炉底温度异常升高，或者炉壁发红和升高的现象，及时调整压放量，并进行降温处理。
2、完善技术操作标准，对于硅锰碱度控制和铬铁的镁铝比控制全部纳入标准，并在采购和配料过程提前控制，如果无法达到条件，可适当配入一些蛇纹石、菱镁矿和石灰等避免出现大幅度偏差。
3、在硅铁炉眼上方附加硅渣，从后期炉眼的堵眼深度看，具有一定的效果，但是要合理控制硅渣配入总量。
4、无水碳质炉衬修补料进行堵眼和炉体维护，最大限度提升炉眼及周围炉墙使用寿命。
(二)外护方面
1、采用人工测温和电子设备结合的方式。公司建立了分级护炉体系人工测温跟踪要求，对于不同的温度区间范围设置了人工测量的频次和要求，同时在炉体不同区域安装了炉体测温贴片，分别能够对炉体时时温度进行跟踪测量和数据记录，并形成曲线，通过人工和电子数据能够对炉体运行有一个较为准确的评价。
2、规范开堵眼机开堵眼作业标准，在炉眼堵眼作业一定要堵深堵实，开眼过程中严格控制氧气使用。
3、各炉体对温度较高区域通过架设轴流风机和压缩风管强制冷却措施，达到降低炉底温度，通过控制热平衡，控制泰曼温度对炉壁损耗。
4、公司前期尝试8-2#炉眼区域固定式热成像仪，从使用效果来看热成像仪对于炉体较薄弱区域定期进行监测，数据图像较为直观，效果较好，如果条件较好的情况下可以尝试新设备的使用。

结语

矿热炉炉役后期通过内养和外护的手段，达到良好的护炉效果以维持炉体稳定运行。从目前来看，建立有效的护炉体系和运行制度，同时结合目前主流的先进设备，是一项投入小，产出高，能够创造市场效益和安全效益的工作。