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耐火材料行业知识

铜冶炼厂转炉耐火砖损坏原因分析及延长转炉寿命的措施

随着社会竞争越来越激励,降低生产成本成为企业的命脉。 各个铜冶炼厂都在降低转炉吨铜砖耗方面进行不断地探索。影响转炉炉砖破损的因素很多,它与冰铜品位、耐火砖质量、砌筑技术、吹炼制度及实际操作等因素有关。 
1. 转炉的砌筑及炉衬损坏情况 
我厂现有 60t 转炉 2 台,转炉的砌筑结构是:风眼砖 520 mm,风眼以上为9 层520 mm 和 14 层460mm 的过渡区,风眼区以下均为 380mn,炉口四周砌筑耐火砖,风眼区及以上部位砌筑较厚,为了增强抗侵蚀能力。 
生产实践表明转炉衬易损部位为: 炉口、风眼、端墙。 吹炼过程中要经受高温熔体剧烈的机械冲刷、炉渣和石英熔剂的严重侵蚀及炉温周期性的波动,炉口清理和风眼维护时的机械碰撞和磨损,作业条件极为恶劣,特别是炉口、风眼、端墙渣线三部分既是耐火砖的易损部位,又是砌体结构强度最薄弱的环节,还是筑路施工中要求技术含量最高的部位。这三个部位的同步寿命很大程度上代表着转炉的炉龄。 
根据生产实践,转炉风眼区砖厚度小于 90 mm 时,就不可再继续使用,需停炉挖补,其余部位砌体在 150 mm 以下时,需停炉大修。 
2. 影响转炉寿命的因素分析 
转炉炉衬损坏的原因甚多,归纳起来,主要是机械力、热应力和化学腐蚀 3 种作用的结果。 
2. 1 机械力的影响 
2.1.1 搅动熔体的能量对砖衬的破坏 
由于鼓入气体的冲击力以及气流上升和膨胀,给熔体带来很大的搅动能量,当气液两相混合流体冲击熔体表面时,熔体被气液两相流体喷射到砖衬上,对炉衬造成强烈的机械冲击,同时也为化学侵蚀创造了条件,所以选择合理的鼓风强度是提高转炉炉寿重要环节,相对适宜的供风强度和送风制度,利于减弱熔体对炉衬的冲击力,延长转炉寿命。 
2.1.2 清理风眼对风眼砖的破坏 
在吹炼过程中,不可避免的生成磁性铁,在捅风眼操作时风口区域熔体回灌,在风口易生成结瘤,需不断清理风口,而机械震动力对风口区域砖衬的破坏作用很大,造成风口区砖衬表面在熔体侵蚀的作用下变质,当变质层扩大到一定程度时,砖体发生剥落,严重影响炉寿。 
2. 2 热应力的影响 
耐火砖在加热和冷却时对温度变化引起破坏的抵抗能力称之为抗热震性,它是衡量耐火砖质量的一个重要指标。大多数耐火砖在远低于其耐火度的温度下因抗热震性差而发生损毁,耐火砖的热损毁主要与耐火砖在生产过程中生产的热应力有关。 
转炉为周期性作业,生产中难免出现等料、补炉口及设备故障原因而停吹造成转炉炉温的波动。 
2. 3 化学侵蚀的影响 
化学侵蚀主要有熔体侵蚀(熔渣、金属溶液)及气体侵蚀两种形式,其表现为对镁质耐火砖的溶解、化合及渗透,使耐火砖结构变化,性能减弱而损坏。 
2.3.1 熔体侵蚀 
熔体通过耐火砖的气孔、裂纹及晶体间的界面发生接触和渗透作用。在接触过程耐火砖向熔体中溶解,耐火砖表面形成体积密度与原材料发生很大变化的易溶化合物,溶解到一定程度即发生渗透作用,当熔体渗透入耐火砖一定深度后会生产与原材料完全不同性质的变质层,由于变质层与原材料结构不同而发生体积变化,而产生结构应力,导致原材料生产裂纹,严重的裂纹导致变质层剥落或崩裂,在熔体的侵蚀作用下有产生新的变质层,如此循环,使耐火砖受到严重的损坏。 
2.3.2 气体侵蚀 
气体侵蚀一般是指在吹炼过程中冰铜中的 so2 与 o2与耐火砖中的碱性氧化物发生反应,生成金属硫酸盐,而其密度又比碱性氧化物小,因两物相体积密度的不同而产生了应力,使耐火砖变得疏松而剥落,加剧了耐火砖的损坏。 
3、延长转炉寿命的措施 
3.1、改变砌筑方式,提高工艺标准: 
3.1.1 通常情况下, 由于湿砌会导致砖体受潮,不利于 400℃恒温脱水。 转炉砌筑采用干、湿结合, 即风口区上、下 4 层和炉口区采用湿砌,其余各处干砌。 
3.1.2 风口砖从一端砌筑改为从中间向两端砌筑,避免风口组合砖出现三角缝和错位。 
3.1.3 由从一端砌上、下炉口反拱砖改为从中央向两端砌筑,并对称进行,利于两侧收口、锁紧,防止两砖间隙不均匀、不紧密而脱落。 
3.1.4 砖缝内分布充实、均匀、内外一致,膨胀缝满足 2-3mm,各部位砖体连接处进行锁口处理,加工的砖体不大于三分之一,加工好的砖体不小于自身的三分之二。 
3.1.5 镁质填料要求能手捏成团, 从一米高处落下见散,填充料厚薄均匀, 坚实度均匀。 
3.1.6 破损、断角及受潮的铬镁砖坚决不用。 
3.2、 控制转炉冷料,防止高温腐蚀 
试验证明铬镁砖在 850℃的抗热振性时, 18 次就会发生断断裂,导致炉砖衬损坏。因此, 要避免炉温忽高忽低和剧烈波动, 减少和消除热应力对砖衬的损害。在生产中, 采用控制冷料加人量的办法来稳定炉温。 
3.3、 合理控制转炉渣含硅,减少化学腐蚀中性或弱碱性炉渣对炉砖衬起保护作用。铁橄榄石对方镁石侵蚀严重, 不仅能使镁质耐火砖表面溶解, 还能渗进到内部使其溶解。温度愈高, MgO 在转炉渣中溶解度愈大, 并在高温下形成荷重软化温度较低的镁橄榄石, 降低镁砖的工作性能。铁的氧化物还能使方镁石和铬铁矿晶粒饱和, 造成晶粒破坏, 使镁砖过快损坏。转炉渣含硅量小于 18%, 呈碱性, 转炉渣含硅量大于 28 %, 为酸性, 两者均严重腐蚀氧化镁砖衬。转炉渣含硅量在 19%-24%之间, 呈中性或弱碱性,不腐蚀氧化镁砖衬。生产中,严格控制转炉渣含硅量, 使其稳定在 19 %一 24%之间。 
3.4、 提高人员素质 
提高筑炉、转炉操作、生产管理者的素质和能力, 确保砌炉质量。提高对突发事故的应对能力,科学严密地监督管理生产。 
3.5、 合理选择供风强度和富氧浓度 
生产过程中难免出现炉体与风机不匹配的情况, 严禁用大风机给小炉体供风, 防止风口区冲刷巨烈和熔体严重喷。 转炉富氧浓度不宜高于 27%,富氧浓度大于 27%,对砖衬洗刷较大。 
4. 应注意的问题 
在生产中还应注意以下几方面问题: 
(1)制定科学的停炉、修炉和开炉标准, 如砖衬拆除标准、升温标准等, 并严格执行。 
(2)新修炉体在开动时要进行“挂炉”和“渗铜”作业, 保护炉体。 
(3)严格工艺操作, 各阶段炉温的控制和终点的判断要准确。杜绝“过吹”现象的发生, 特别是二周期过吹, 对炉体的损害非常严重。 
(4)重视职工的培训工作, 提高全员素质和炼铜技术水平。 
5.小结 
结语通过实施以上各项措施, 吨铜砖耗能得到很好的控制,降低成本, 年创效益。只要重视砌筑质, 重视工艺条件, 消除使铬镁砖损坏 的热应力、机械力和化学侵蚀的因素, 就能延长炉砖的寿命。 


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