CN106350629B - 一种HIsmelt工艺熔融还原炉内衬的保护方法 - Google Patents

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Abstract

一种HIsmelt工艺熔融还原炉内衬的保护方法，属于非高炉炼铁技术领域。将含钛物料造渣剂用N2喷吹入SRV炉，在渣铁中形成高黏度的混合物相并喷溅至炉缸内衬表面，加大渣区冷却水量，使高黏度混合物相附着在保护砖的表面上，形成炉衬的保护性渣层，对SRV炉内衬关键部位形成整体保护层；含钛物料的造渣剂加入残渣口炮泥中，开口机释放钻孔深度减少至原深度的70％～80％时，更换特种炮泥，并压入SRV炉内，特种炮泥与高温渣铁相接触形成高黏度的混合物相在残渣口内衬砖的内壁，形成局部保护。优点在于，有效提高炉内衬使用寿命，提高作业率，降低生产成本。

Description

一种HIsmelt工艺熔融还原炉内衬的保护方法
技术领域
本发明属于非高炉炼铁技术领域，特别涉及一种HIsmelt工艺熔融还原炉内衬的保护方法。
背景技术
HIsmelt工艺熔融还原炉(Smelt Reduction Vessel以下简称SRV炉)内主要发生了下述反应，在熔池区固体喷枪将预热后的矿粉、粒煤和溶剂一起喷进铁水熔池，固体原料被高速地喷入熔池的深处，喷吹物开始与熔池中的铁水接触，碳素熔于铁液，炉料中的铁氧化物被溶解碳还原形成CO和熔融铁水，铁矿粉中的脉石、熔剂和煤粉中的灰份融合形成熔渣。熔池区上方的气体空间称为煤气区，煤中的挥发份被裂解形成CO和氢气，与经热风枪引入的预热后空气进行燃烧反应产生热量，熔融的铁水和炉渣被熔池中快速释放的CO、H2和用作载气的氮气快速的喷起和回落，形成涌泉，熔池中气体的上浮能量把大量的渣、铁液滴带到煤气区，涌泉中的炉渣挂附在水冷炉壁和喷枪上，减少了热量损失。此渣、铁液滴喷涌的区域被称为过渡区，该区域液态渣、铁处于煤气中，促进燃烧后的热量连续地传回熔池中。SRV炉产生的铁水连续进入砌有耐火衬的前置炉缸连续排出，熔渣通过熔池上方的水冷出渣口分批排出，另外设置了残铁口和残渣口在熔融炉进行检修或者更换炉衬时将残铁和残渣释放干净。
煤气区炉壳安装水冷板并在水冷板上加浇注料进行保护，熔池区域砌筑耐火砖，过渡区设置渣区冷却器用水冷的方式对此区域的炉壳和耐火砖进行保护。
现存技术的主要问题在于：熔池内的渣铁共存区即过渡区是SRV炉内温度最高和扰动最激烈的区域，此区域耐火砖长期受到渣铁混合物的侵蚀和冲刷，发生蚀损和剥落，造成耐火砖体积不断减少，形成空洞或严重的垮塌。残渣口用于在SRV炉检修时排放炉内的残渣，同样处于过渡区，残渣口内衬极易受到上述损坏。专利200510081325.8中描述，HIsmelt工艺运行时熔融还原炉需要每年局部更换一次炉衬，每两年整体更换一次炉衬，SRV炉衬耐火材料价格昂贵，消耗量较大，SRV炉炉衬与高炉炉衬的使用寿命相比仍然差距较大，SRV炉衬的使用寿命成为HIsmelt工艺的一处技术关键点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种HIsmelt工艺熔融还原炉内衬的保护方法，解决了更换SRV炉衬耐火材料价格昂贵、消耗量较大且使用寿命短的问题。
一种HIsmelt工艺熔融还原炉内衬的保护方法，在以下状态发生时进行使用：
1.SRV炉内衬关键部位是指SRV炉内渣铁共存区及渣线以上的含铬耐火材料工作衬，在对SRV炉的出铁和出渣量及渣铁成分进行监控的过程中，测定单次出渣量和出铁量样本中铬元素含量，当两者中的铬元素含量累计达到含铬耐火材料工作衬中铬含量的10％～15％时；
2.在SRV炉内衬关键部位的工作衬冷面及钢壳面上设置的温度检测点，当工作衬冷面热电偶检测温度在500℃～800℃之间，钢壳面热电偶检测温度在150℃～250℃之间时；
3.当运用残渣口开口机钻孔释放残渣时对钻孔深度进行观察，发现钻孔深度减少至原深度的70％～80％之间时；
4.对SRV炉进行检修后再次开炉的状态时。
一种HIsmelt工艺熔融还原炉内衬的保护方法，技术路线是通过形成保护渣层的方法对SRV炉内衬进行整体保护或局部保护。
一种HIsmelt工艺熔融还原炉内衬的保护方法，具体步骤及参数如下：
1、将含钛物料的造渣剂加入固体物料喷枪设备1中，采用N2喷入SRV炉内，含钛物料中的TiO2在SRV炉内高温还原的气氛条件下，熔于高温渣铁中，在渣铁分界面6及以上区域的渣铁中形成高黏度的混合物相，该高黏度的混合物相被热风喷枪7和高速N2形成的气流喷溅至炉缸内衬表面，同时加大渣区冷却器2的冷却水量，强化渣区冷却器2的冷却强度，使高黏度混合物相附着在温度较低的渣区冷却器2保护砖3的表面上，形成炉衬的保护性渣层，阻止高温渣铁对炉衬的继续冲刷和侵蚀，对SRV炉内衬关键部位形成整体保护层。
形成的高黏度混合物相包括高温渣铁以及在渣中形成的TiC、TiN及固熔体Ti(C,N)，TiC和TiN的熔点都很高，纯TiC为3150℃，TiN为2950℃，无论在渣相中还是在铁水相中，Ti(C,N)都以微小的固体颗粒存在，使混合物相的黏度显著提高。
含造渣剂的固体物料随N2被喷入SRV炉内的喷吹流量为60t/h～90t/h，喷吹总时长在20min～100min之间，渣区冷却器2的冷却水量应被控制在100t/h～140t/h之间。
2、将含钛物料的造渣剂加入到残渣口4的炮泥中，当运用残渣口开口机钻孔释放残渣时钻孔深度减少至原深度的70％～80％之间时，更换含TiO2的特种炮泥，采用残渣口泥炮机通过残渣口4压入SRV炉内，此特种炮泥与高温渣铁相接触时，形成高黏度的混合物相聚集在残渣口内衬砖5的内壁处，保护容易受到冲刷和侵蚀的残渣口内衬砖5，从而对残渣口4形成局部保护。
本发明的优点在于：通过整体或局部保护炉衬的方案，保护性渣层能减轻高温渣对炉衬砖的侵蚀冲刷，降低炉衬耐火材料在渣中的损耗速度，从而保护炉衬砖，提高炉内衬的使用寿命，同时减轻工人劳动强度，提高作业率，降低生产成本。
附图说明
图1为SRV炉及其内衬结构示意图。其中，固体物料喷枪设备1，渣区冷却器2，渣区冷却器保护砖3，残渣口4，残渣口内衬砖5，渣铁分界面6，热风喷枪7。
具体实施方式
实施例1
下面结合附图说明本发明的具体实施方式：
将含钛物料的造渣剂加入固体物料喷枪设备1中，采用N2以75t/h的喷吹流量喷入SRV炉内，含钛物料中的TiO2在SRV炉内高温还原的气氛条件下，熔于高温渣铁中，在渣铁分界面6及以上区域的渣铁中形成TiC、TiN及固熔体Ti(C,N)和渣的混合物相，TiC和TiN的熔点都很高，纯TiC为3150℃，TiN为2950℃，无论在渣相中还是在铁水相中，Ti(C,N)都以微小的固体颗粒存在，使液相的黏度显著提高，该高黏度的混合物相被热风喷枪7和高速N2形成的气流喷溅至SRV炉内衬表面，含造渣剂固体物料被喷入SRV炉内的总时长为100min，在喷吹时长为20min时，加大渣区冷却器2的冷却水量至120t/h，强化渣区冷却器2的冷却强度，使高黏度的混合物相附着在温度较低的渣区冷却器保护砖3的表面上，形成炉衬的保护性渣层，阻止高温渣铁对炉衬的继续冲刷和侵蚀，此保护性渣层覆盖区域为渣线以上的熔池区域内衬，对SRV炉内衬关键部位形成整体保护层。
当运用残渣口开口机钻孔释放残渣时对钻孔深度进行观察，发现钻孔深度减少至原深度的80％时，将含钛物料的造渣剂加入到残渣口4的炮泥中，更换含TiO2的特种炮泥，采用残渣口泥炮机通过残渣口4压入SRV炉内，此特种炮泥与高温渣铁相接触时，形成高黏度的混合物相聚集在残渣口内衬砖5的内壁处，保护容易受到冲刷和侵蚀的残渣口内衬砖5，从而对残渣口4形成局部保护。

Claims (5)

1.一种HIsmelt工艺熔融还原炉内衬的保护方法，其特征在于，具体步骤及参数如下：
1)将含钛物料的造渣剂加入固体物料喷枪设备(1)中，采用N2喷入SRV炉内，含钛物料中的TiO2在SRV炉内高温还原的气氛条件下，熔于高温渣铁中，在渣铁分界面(6)及以上区域的渣铁中形成混合物相，该混合物相被热风喷枪(7)和高速N2形成的气流喷溅至炉缸内衬表面，同时加大渣区冷却器(2)的冷却水量，冷却水量控制在100t/h～140t/h之间；使混合物相附着在渣区冷却器保护砖(3)的表面上，形成炉衬的保护性渣层，阻止高温渣铁对炉衬的继续冲刷和侵蚀，对SRV炉内衬关键部位形成整体保护层；
2)将含钛物料的造渣剂加入到残渣口(4)的炮泥中，当残渣口开口机钻孔深度减少至原深度的70％～80％之间时，更换含TiO2的特种炮泥，采用残渣口泥炮机通过残渣口(4)压入SRV炉内，特种炮泥与高温渣铁相接触时，形成混合物相聚集在残渣口内衬砖(5)的内壁处，保护容易受到冲刷和侵蚀的残渣口内衬砖(5)，从而对残渣口(4)形成局部保护。
2.根据权利要求1所述的保护方法，其特征在于，步骤1)中所述的SRV炉内衬关键部位是指SRV炉内渣铁共存区及渣线以上的含铬耐火材料工作衬。
3.根据权利要求1所述的保护方法，其特征在于，步骤1)中所述的形成的混合物相包括高温渣铁以及在渣中形成的TiC、TiN及固熔体Ti(C,N)。
4.根据权利要求1所述的保护方法，其特征在于，步骤1)中所述的采用随N2喷入SRV炉内的固体物料喷吹流量为60t/h～90t/h，喷吹总时长在20min～100min之间。
5.根据权利要求1所述的保护方法，其特征在于，在以下状态发生时使用：
1)在对SRV炉的出铁和出渣量及渣铁成分进行监控的过程中，测定单次出渣量和出铁量样本中铬元素含量，当两者中的铬元素含量累计达到含铬耐火材料工作衬中铬含量的10％～15％时；
2)在SRV炉内衬关键部位的工作衬冷面及钢壳面上设置的温度检测点，当工作衬冷面热电偶检测温度在500℃～800℃之间，钢壳面热电偶检测温度在150℃～250℃之间时；
3)当残渣口开口机钻孔深度减少至原深度的70％～80％之间时；
4)对SRV炉进行检修后再次开炉的状态时。
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