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自貢東耐節能科技有限公司
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讓耐火材料與操作條件更“合拍”
2013-8-6

 

    近年來,隨著鋼鐵工業的發展,鋼鐵企業對耐火材料的要求也日益提高,不但要求價格低,而且要求有更長的使用壽命和更潔凈的鋼液。為滿足用戶的這些要求、實現共贏,近年來部分國內耐火材料供應商采取了耐火材料承包制,將耐火材料的供應、施工和維護等交給承包者負責,以噸鋼價格來結算。這樣能夠調動起耐火材料供應商的積極性,把降低消耗與自身的經濟效益聯系起來,同時也有效改善了用戶的經濟環境,將有利于加速降低我國冶金耐火材料單耗。

    要完成由以前消耗越多盈利越多向消耗越少盈利越少的承包模式轉變,不單是管理模式的轉變,更重要的是技術上的提升,特別是應用技術的提升,即要使所用耐火材料盡可能與操作條件相適應。而我國耐火材料使用技術相對落后,同時,耐火材料供應商也缺少使用經驗。這導致了不少承包商承包了耐火材料之后出現虧損,怨聲載道。

    其實,要降低耐火材料消耗,有很多方法。近期,某鋼鐵企業通過一系列措施,使其60噸LF鋼包的使用壽命由原來的40次~50次延長到88次,耐材單耗由噸鋼9.3千克下降到噸鋼5.6千克,成效顯著。我們對其經驗進行了如下總結。

渣線鎂碳磚侵蝕制約鋼包壽命

    該電爐出鋼溫度一般為1620℃~1650℃。正常周轉的鋼包溫度為1590℃~1620℃,鋼包容量約為59噸。鋼包精煉時間為40分鐘~50分鐘,共盛鋼時間約為110分鐘。氬氣壓力0.2兆帕~0.4兆帕,LF精煉比例100%,一般每爐加脫氧劑SiC為40千克~50千克。

    該鋼包渣的化學組成為:Fe2O31.44%,Al2O35.6%,CaO40.42%,CaF29%,MgO9.97%,SiO229.84%。這表明該鋼包渣為含螢石的低堿度渣。

    電爐下渣量較大,并且電爐末期渣氧化性較強,FeO含量時常達到45%。

    改進前,該企業60噸LF鋼包渣線曾采用MT-14A鎂碳磚,熔池采用AMC磚。采用這種磚的理化性能是可以的。尤其是渣線,采用鎂碳磚具有良好的致密度。這種渣線鎂碳磚的使用情況是:第一條渣線磚使用到15次~19次時,渣線已經侵蝕到50毫米以下。這種情況,鋼包就要下線,更換鋼包渣線磚。而第二條渣線鎂碳磚使用壽命只有15次左右,然后再次更換第三條渣線鎂碳磚,其使用壽命只能達到12次~14次,三條渣線的總使用壽命只有40次~50次,甚至只有到40爐次左右。研究人員觀察使用后鋼包的表面形貌發現,該磚侵蝕均勻,磚縫沒有增大現象,磚沒有出現饅頭狀、槍眼、剝落和斷裂等異,F象,渣線侵蝕速度達到了每次7毫米~10毫米,包壁侵蝕速度也達到了每次2.5毫米~3.5毫米。由此可見,渣線鎂碳磚侵蝕較快是影響該鋼包使用壽命的主要原因。

根據操作條件設計鎂碳磚

    該鋼包侵蝕速度快的主要原因是渣的堿度較低,其CaO與SiO2的含量比值越低,渣對MgO的溶解度就越大,即渣對鎂碳磚內MgO的溶解能力越強,因此該低堿度渣對鎂碳磚的侵蝕是比較嚴重的。根據分析,他們采取了提高磚中CaO含量的方法,使之提高與渣接觸反應后體系的CaO與SiO2的含量比值,提高了與渣反應后體系的熔點和黏度,從而達到降低侵蝕速度的目的。

    因為電爐出鋼時下渣量較大,且電爐末期渣的氧化性較強,這導致鋼包前期渣具有較高的FeO含量,造成鎂碳磚中的碳容易被氧化,因而加快了渣線鎂碳磚的損毀速度。根據這種情況,渣線鎂碳磚的抗氧化性需要更多的關注。改進后渣線鎂碳磚在1000℃經3小時抗氧化試驗后,氧化脫碳層只有1毫米,而改進前的MT-14A渣線鎂碳磚氧化脫碳層厚度達到了5毫米~7毫米。因此,改進后渣線鎂碳磚具有良好的抗氧化性。

    在鋼廠的煉鋼工藝中,每爐鋼要添加螢石50千克~60千克,這使得渣黏度降低,因為爐渣的滲透深度與黏度的平方根成反比。同時,這也加快了爐渣對耐火材料的滲透,并導致對渣線鎂碳磚的氧化和熔蝕程度明顯提高。因此,在設計制作鎂碳磚時,應該選擇能提高含螢石渣黏度的添加劑,這有利于提高抗渣侵蝕性,也有利于延長鋼包使用壽命。

    作為鎂碳磚的共性技術,提高產品的致密度、原料的結晶度和純度可以顯著提高鎂碳磚的抗侵蝕性。單就提高性能來說,應該采用大結晶高純度電熔鎂砂、高純度的天然石墨和采用合適的抗氧化劑和增強劑。但是,考慮到企業的經濟效益,在選材時也要特別關注性價比。這家企業就在滿足使用壽命基本要求的情況下,選用了一定量的用后鎂碳磚的再生料,并采用了部分價格低廉的MP結合劑。對于再生鎂碳料,假顆粒和雜質越少,越能提高再生鎂碳磚的使用效果。因此,應該盡可能地對再生鎂碳磚料進行除雜,解除假顆粒,以提高再生鎂碳磚的質量。MP系結合劑屬于瀝青改性的樹脂結合劑,它的殘留碳具有一定的石墨化結構,具有較高的抗氧化性、熱態結合性能和抗熱震性。因此,選擇既具有抗氧化性又有增強作用的復合添加劑,將有利于提高鎂碳磚的使用性能。

    根據上述分析,該企業在滿足使用要求的基本條件下,根據性價比最優的原則,采用優質再生鎂碳料為主要原料,適當配合MgO含量為97%的電熔鎂砂、少量的-195牌號的石墨、復合添加劑和改性樹脂結合劑,進行配料,在630噸摩擦壓力機上成型,經過固化而制得再生鎂碳磚。再生鎂碳磚的理化指標良好,完全達到了國家鎂碳磚標準中相應的MT-12A和MT-14A優質產品的水平。

    改進后的鎂碳磚應用于60噸LF鋼包,表現出了優良的抗侵蝕、抗氧化和抗熱震性。鋼包渣線壽命由改進前使用MT-14A鎂碳磚的15次~19次增加到24次~28次,侵蝕速度由每次7毫米~10毫米降低到每次4.5毫米~6.8毫米;包壁由40次~50次提高到45次~55次,侵蝕速度由每次2.5毫米~3.5毫米降低到每次1.2毫米~2.4毫米。這一產品的應用,減少了鋼包的維修量,得到了用戶很好的評價。

改善操作條件同樣重要

    出鋼留渣操作。因為電爐末期渣FeO含量高,不但影響了原料的收得率,增加了煉鋼成本,同時也導致了精煉鋼包襯使用壽命的縮短。該公司通過調整氧槍、碳槍的角度和深度,強化電爐后期噴碳,改善泡沫渣等方法,減少電爐渣內FeO含量和降低渣中的氧活度,使渣鋼分離,以減少下渣量。實踐證明,通過控制下渣量和渣中的FeO含量,精煉鋼包的使用壽命由50次延長到60次,精煉鋼包的使用壽命延長了20%。

    添加鋼包改質劑。該鋼廠采用了SiC脫氧劑,隨著電爐下渣量和渣中FeO含量增高,根據脫氧反應:SiC+4FeO=4Fe+SiO2+CO2就需要用更多的SiC質脫氧劑,不但導致煉鋼成本增加,而且導致鋼包渣中CaO與SiO2含量比值降低,顯著加快了對包襯的侵蝕。為了降低鋼包渣對爐襯的侵蝕,脫氧劑不用SiC質,而用碳含量為15%的鎂鈣碳質鋼包改質劑,其加入量與碳化硅脫氧劑基本相同,即每噸鋼中加入1千克。改質劑中的CaO提高了鋼包渣的堿度,使之對鎂碳磚中的MgO的熔蝕減弱低,改質劑中的MgO能提高渣中MgO的濃度,因而降低鎂碳磚中MgO的溶解速度。通過鎂鈣碳質改質劑的試用,渣線鎂碳磚的一次性使用壽命由26次延長到30次,延長了15%。

    改善維護制度。渣線侵蝕快,開始兩個渣線對應一個熔池。后來用二級高鋁磚對熔池進行了貼補,即用厚度為40毫米的二級高鋁磚貼補到熔池,貼補磚與原襯層之間用可塑結合劑填塞和黏結。熔池的使用壽命由60次延長到88次,延長了45%以上。

    通過上述措施,該企業使原來鋼包的使用壽命由40~50次延長到88次;耐火材料單耗由9.3千克/噸鋼下降到5.6千克/噸鋼,下降了40%。如果把循環使用的再生料也扣除,這樣耐火材料資源性消耗就由噸鋼9.3千克下降到噸鋼1.4千克,下降幅度達到85%。這對節約耐火材料資源、節能減排有較大的促進作用。

 

來源:中國冶金報

 





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