高炉长寿化是当今高炉冶炼技术的主要发展趋势,延长高炉寿命可以有效提高生产效率,大幅度降低大修投资,并降低大修期间减产损失,是实现高炉高效低耗的重要保障,已成为现代高炉技术进步的主要标志。高炉炉缸、炉底是高炉工作环境最恶劣的区域,它的寿命是决定高炉寿命的关键因素,到目前为止,炉缸、炉底的使用寿命仍是高炉一代炉役寿命的标志。在本篇中着重阐述了高炉用无水炮泥对高炉长寿的影响因素。
无水炮泥的质量
炮泥要具有良好的综合使用性能,必须同时满足适中的可塑性,合适的固化温度和速度,快速的可烧结性,较好的体积稳定性,良好的开口性,较强的抗渣铁熔液的侵蚀和冲刷性。炮泥质量不合格,就可能在使用中出现打泥困难、渗铁难开、潮铁口、断铁口、浅铁口等问题,恶化铁口工作状况,影响高炉正常生产,不利于炉缸、炉底的长寿。
炮泥的可塑性
可塑性是决定炮泥使用性能的首要的关键因素,通常用马夏值来表征可塑性指标。但由于炮泥的物料种类及颗粒级配不同,尤其是结合剂种类和添加量不同,再加上各高炉的工艺装备存在差异,不同炮泥的合适的马夏值没有统一标准。合适的可塑性必须满足:具有良好的打泥性能,打进去后可以很好地形成比较致密的泥包。可塑性欠缺,则可能出现超过设备打泥压力、打泥量少、形成的泥包小、出现浅铁口,或者形成泥包不致密,容易渗铁等。一旦有严重渗铁,就只能采取烧氧甚至焖炮方式来打开铁口,但这很容易破坏孑L道和泥包,加快出铁速度,缩短出铁时间,不能实现良好的炉缸排放,从而对炉缸工作状态、铁水质量及炉况等冶炼过程带来不利的影响。可塑性过度,也难以形成理想的泥包,且炮泥固化烧结慢,烧后气孑L率高,不抗侵蚀和冲刷。若长期不能形成完整的泥包,将导致铁口内侧衬砖加速损毁,严重时危及冷却壁的安全,甚至发生炉缸烧穿事故。
合适的固化温度和速度
若炮泥固化温度过低、固化速度过快,就容易在泥炮的炮头里变干而失去可塑性,导致打泥困难,或者在打泥过程中使可移动性能衰减过快,对形成良好泥包不利。若固化温度过高、速度过慢,则堵口后泥包固化、烧结也慢,尤其炉门附近一段可能难以固化,导致开口时强度过低,在出铁初期由于烧结不良而出现快速扩孔。铁口孔道一开始就扩大,将使渣铁流量增大,炉缸、炉底的铁水环流明显增大,黏性剪切应力也随之增大,加速炉缸壁面和底部的蚀损速率。而且,控制适宜的出铁速率会显著减少滞留的炉渣量,这是实现良好炉缸排放的条件之一。
快速烧结性
无水炮泥中含有大量烧结性不良的焦粉、碳化物等,有机结合剂将物料的一个个小颗粒“包裹”起来,使得炮泥本身烧结性不很理想,其低、中温强度主要由结合剂提供。另一方面,炮泥中较多水分、低挥发分的存在,更需要炮泥具有快速的烧结性能,否则开口时由于炮泥固化、烧结不充分,产生大潮泥现象,尤其单场出铁用炮泥,由于出铁间隔很短,有的不到半小时,出铁初期容易冒黑烟、猛烈喷溅,甚至放火箭,不仅恶化操作环境,炮泥因为烧结不佳而难以抵抗渣铁的作用,对炉缸、炉底长寿非常不利。
体积稳定性
因为炮泥具有较好的可塑性,因此很难形成致密泥包,可以说可塑性与致密性就是一对矛盾;炮泥粉料比例较大,有机结合剂高温下的挥发、裂解产生的损失也大,这些都决定了炮泥在烧结过程中容易大幅收缩,所以必须添加膨胀剂尽可能保证炮泥烧后体积稳定性,否则使用过程中容易在新、旧炮泥之间或者炮泥与炉墙之间的结合不好,出现断铁口现象,尤其以泥包与炉墙之间产生裂缝形成的断铁口对炉缸、炉底长寿最为不利。
抗侵蚀和冲刷性
一方面高炉不断强化冶炼,另一方面由于优质资源日益枯竭、价格飞速增加,导致人炉原材料品位持续下降,造成渣铁量尤其渣量大幅增加,从而对炮泥的抗冲刷尤其抗侵蚀性要求越来越高。这是国内高炉的普遍现状。此外,不同高炉冶炼的工艺参数往往有很大不同,如高炉有效容积、利用系数、炉渣碱度、出铁制度等,因此对炮泥具有很强的选择性,必须根据特定高炉对炮泥具体使用要求进行有针对性的炮泥配方调整。倘若炮泥抗渣铁能力不够而扩孔太快,既会加大渣铁对炉缸炉底的冲刷磨损,又出不净渣铁,影响炉况顺行。