CN108225026A - 碳化电炉炉体结构及其砌筑及维护方法 - Google Patents

碳化电炉炉体结构及其砌筑及维护方法 Download PDF

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CN108225026A CN201810133840.3A CN201810133840A CN108225026A CN 108225026 A CN108225026 A CN 108225026A CN 201810133840 A CN201810133840 A CN 201810133840A CN 108225026 A CN108225026 A CN 108225026A
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Abstract

本发明属于钛冶炼技术领域，具体涉及一种碳化电炉炉体结构及其砌筑及维护方法。本发明公开的碳化电炉炉体结构，包括炉底和炉壁，炉壁由内至外依次包括炉壁工作层和炉壁永久层，炉底由上至下依次包括炉底工作层和炉底永久层，炉壁工作层由上至下依次包括至少两个分段，上一分段的厚度小于下一分段的厚度。针对碳化电炉冶炼过程侵蚀情况，采取加厚炉底砌筑厚度，炉壁分多层分别砌筑的方式，在冶炼一定炉数后，对炉壁上段砖块进行保护性拆除并重新砌筑，炉底及炉壁底层砖继续使用；在炉壁上层砖更换一定次数后，炉壁底层砖及炉底厚度减薄至一定程度后，对整个炉体进行拆除后重新砌筑；大幅提高了碳化电炉耐材寿命，降低了耐材成本。

Description

碳化电炉炉体结构及其砌筑及维护方法
技术领域
本发明属于钛冶炼技术领域，具体涉及一种碳化电炉炉体结构及其砌筑及维护方法。
背景技术
攀钢含钛高炉渣是世界上独一无二的，其TiO2含量高达21％～25％，为实现高炉渣中钛资源的综合利用，攀钢开发出独特的高炉渣高温碳化-低温氯化提钛工艺。通过碳化电炉对高炉渣进行冶炼，生产满足低温氯化需求的碳化渣。在碳化电炉冶炼过程中，受高炉渣特性及碳化反应影响，电炉耐材遭受侵蚀严重且不均匀，造成电炉耐材寿命低、成本高，成为高温碳化工艺产业化的限制环节。因此，急需对电炉的炉体砌筑及维护方式进行优化，提高耐材寿命，降低成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种能够延长炉体寿命的碳化电炉炉体结构及其砌筑及维护方法。
本发明解决其技术问题所采用的碳化电炉炉体结构，包括炉底和炉壁，所述炉壁由内至外依次包括炉壁工作层和炉壁永久层，所述炉底由上至下依次包括炉底工作层和炉底永久层，所述炉壁工作层由上至下依次包括至少两个分段，上一分段的厚度小于下一分段的厚度。
进一步的是，所述炉底和炉壁均采用交替砌筑的方式砌筑。
进一步的是，所述炉壁工作层由上至下依次包括第一分段和第二分段，所述第一分段的高度占整个炉壁工作层高度的1/3～1/2。
进一步的是，所述第二分段的厚度为所述第一分段厚度的1.2～1.3倍。进一步的是，所述炉壁工作层由上至下依次包括第一分段、第二分段和第三分段，所述第一分段、第二分段和第三分段的高度分别占整个炉壁工作层高度的1/4～1/2。
进一步的是，所述第三分段的厚度为所述第二分段厚度的1.2～1.3倍，所述第二分段的厚度为所述第一分段厚度的1.2～1.3倍。
本发明解决其技术问题所采用的碳化电炉炉体砌筑及维护方法，用于砌筑及维护上述碳化电炉炉体结构，包括步骤
S1、砌筑炉底永久层；
S2、砌筑炉底工作层；
S3、砌筑炉壁永久层；
S4、由下至上砌筑炉壁工作层的各个分段，保证上一分段的厚度小于下一分段的厚度；
S5、采用砌筑好的碳化电炉冶炼含钛高炉渣，当炉壁工作层上部的分段被侵蚀至小于一定厚度值或有局部区域砖块脱落时，停炉进行小修，拆除炉壁工作层上部的分段的砖块并重新砌筑；
S6、重复步骤S5，直至炉底工作层或炉壁工作层下部分段厚度小于一定厚度值时停炉，按照步骤S2和步骤S4分别对炉底工作层和炉壁工作层重新进行砌筑。
进一步的是，步骤S1至步骤S6中采用的砌筑方法为交替砌筑。
进一步的是，步骤S5中，当炉壁工作层上部的分段被侵蚀至小于100mm或有局部区域砖块脱落时停炉进行小修；步骤S6中，直至炉底工作层或炉壁工作层下部分段厚度小于200mm时停炉重新砌筑炉底工作层和炉壁工作层。
本发明的有益效果是：针对碳化电炉冶炼过程侵蚀情况，采取加厚炉底砌筑厚度，炉壁分多层分别砌筑的方式，在冶炼一定炉数后，对炉壁上段砖块进行保护性拆除并重新砌筑，炉底及炉壁底层砖继续使用；在炉壁上层砖更换一定次数后，炉壁底层砖及炉底厚度减薄至一定程度后，对整个炉体进行拆除后重新砌筑；这种结构的炉体结构强度较好，且不用每次都对整个炉体工作层进行重筑，大幅提高了碳化电炉耐材寿命，降低了耐材成本。
附图说明
图1是本发明涉及的碳化电炉炉体结构的一个实施例的结构示意图；
图中零部件、部位及编号：炉底1、炉底工作层11、炉底永久层12、炉壁2、炉壁工作层21、第一分段211、第二分段212、第三分段213、炉壁永久层22。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明涉及的碳化电炉炉体结构，包括炉底1和炉壁2，所述炉壁2由内至外依次包括炉壁工作层21和炉壁永久层22，所述炉底1由上至下依次包括炉底工作层11和炉底永久层12，所述炉壁工作层21由上至下依次包括至少两个分段，上一分段的厚度小于下一分段的厚度。炉底工作层11及炉壁工作层21可以采用烧镁砖、镁砖、镁碳砖、镁铝碳砖等耐火度高的砖体砌筑，炉底永久层12及炉壁永久层22可以采用高铝砖、铝镁碳砖等砖体砌筑。这种结构的炉壁工作层21的厚度从上至下阶段性地增厚，一方面可以增加炉壁2结构的稳定性；另一方面，在冶炼过程中，当侵蚀不严重时，可将上部较薄的炉壁工作层分段整体更换，保留下部较厚的炉壁工作层分段以及炉底2结构；当经过长时间冶炼，使得炉壁下部分段及炉底工作层11被侵蚀至一定厚度时，再停炉将整个炉体结构重筑。这样可以在延长炉体寿命的同时，减少炉体重筑次数。判断是局部重筑还是整体重筑的标准可以根据不同炉体所使用的不同厚度的炉底工作层11及炉壁工作层21确定，例如，对于高度为3400mm，炉体工作层21分为三个分段，从上至下各分段的厚度分别为350mm、450mm、540mm，炉底工作层11厚度为500mm的炉体，炉壁工作层21上部分段所使用的砖体被侵蚀至小于100mm时小修，即对此分段的炉壁工作层进行整体拆除和重筑；当炉底1厚度被侵蚀至小于200mm时停炉重新砌筑炉底工作层11和炉壁工作层21。小修时，可以根据实际情况拆除炉壁上部的一个或多个分段后重筑此一个或多个分段，保留炉壁下部的一个或多个分段。
具体，为了进一步增强炉体结构的稳定性，延长炉体寿命，如图1所示，所述炉底1和炉壁2均采用交替砌筑的方式砌筑。此处的交替砌筑是指两层砖体之间错缝砌筑。当然，同一层位于不同列的砖体也可以错缝砌筑。错缝砌筑的墙体结构更加牢靠，整体性较好。
炉壁工作层21的分段数目可以为两个，也可以为三个、四个等。当炉壁工作层21具有两个分段时，所述炉壁工作层21由上至下依次包括第一分段和第二分段，所述第一分段的高度占整个炉壁工作层21高度的1/3～1/2，另一部分就为第二分段。在冶炼过程中，当侵蚀不严重时，可将上部较薄的第一分段整体更换，保留下部较厚的第二分段以及炉底2结构；当经过长时间冶炼，使得第二分段及炉底工作层11被侵蚀至一定厚度时，再停炉将整个炉体的工作层进行重筑。
具体，所述第二分段的厚度为所述第一分段厚度的1.2～1.3倍。例如，第一分段厚度为300mm时，第二分段厚度为360mm；第一分段厚度为350mm时，第二分段厚度为450mm。这种厚度变化梯度可以保证炉壁工作层21结构强度的同时，减少重筑次数，减轻工人劳动强度。
当炉壁工作层21具有三个分段时，如图1所示，所述炉壁工作层21由上至下依次包括第一分段211、第二分段212和第三分段213，所述第一分段211、第二分段212和第三分段213的高度分别占整个炉壁工作层21高度的1/4～1/2。在冶炼过程中，当侵蚀不严重时，可将上部较薄的第一分段211整体更换，保留下部较厚的第二分段212、第三分段213以及炉底2结构；当经过长时间冶炼，使得第二分段212、第三分段213及炉底工作层11被侵蚀至一定厚度时，再停炉将整个炉体的工作层进行重筑。当然，也可以根据实际情况，在小修时拆除第一分段211和第二分段212后进行重筑，保留第三分段213。
具体，所述第三分段213的厚度为所述第二分段212厚度的1.2～1.3倍，所述第二分段212的厚度为所述第一分段211厚度的1.2～1.3倍。例如，第一分段211厚度为300mm时，第二分段212厚度为360mm，第三分段214厚度为460mm；第一分段211厚度为400mm时，第二分段212厚度为520mm，第三分段213厚度为670mm。同样，这种厚度变化梯度可以保证炉壁工作层21结构强度的同时，减少重筑次数，减轻工人劳动强度。
本发明涉及的碳化电炉炉体砌筑及维护方法，用于砌筑及维护上述碳化电炉炉体结构，包括步骤
S1、砌筑炉底永久层12；
S2、砌筑炉底工作层11；
S3、砌筑炉壁永久层22；
S4、由下至上砌筑炉壁工作层21的各个分段，保证上一分段的厚度小于下一分段的厚度；
S5、采用砌筑好的碳化电炉冶炼含钛高炉渣，当炉壁工作层21上部的分段被侵蚀至小于一定厚度值或有局部区域砖块脱落时，停炉进行小修，拆除炉壁工作层21上部的分段的砖块并重新砌筑；
S6、重复步骤S5，直至炉底工作层11或炉壁工作层21下部分段厚度小于一定厚度值时停炉，按照步骤S2和步骤S4分别对炉底工作层11和炉壁工作层21重新进行砌筑。
判断是局部小修还是整体重筑的标准可以根据不同炉体所使用的不同厚度的炉底工作层11及炉壁工作层21确定，例如，对于高度为3400mm，炉体工作层21分为三个分段，从上至下各分段的厚度分别为350mm、450mm、540mm，炉底工作层11厚度为500mm的炉体，炉壁工作层21上部分段所使用的砖体被侵蚀至小于100mm时小修，即对此分段的炉壁工作层进行整体拆除和重筑；当炉底工作层11或炉壁工作层21下部分段厚度被侵蚀至小于200mm时停炉重新砌筑，即步骤S5中，当炉壁工作层21上部的分段被侵蚀至小于100mm或有局部区域砖块脱落时停炉进行小修；步骤S6中，直至炉底工作层11或炉壁工作层21下部分段厚度小于200mm时停炉重新砌筑炉底工作层11和炉壁工作层21。
具体，为了提高炉体强度，步骤S1至步骤S6中采用的砌筑方法为交替砌筑。此处的交替砌筑是指两层砖体之间错缝砌筑。当然，同一层位于不同列的砖体也可以错缝砌筑。错缝砌筑的墙体结构更加牢靠，整体性较好。
以9000KVA碳化电炉为例，炉体所采用的砌筑和维护方法为：
(1)在炉底采用烧镁砖交替砌筑100～150mm厚的炉底永久层12；
(2)采用镁碳砖在炉底交替砌筑500～600mm厚的炉底工作层11，在砌筑过程中安装出渣口；
(3)在炉壁采用烧镁砖交替砌筑100～150mm厚的炉壁永久层22；
(4)从炉底往上500～600mm范围内，采用100mm×120mm×540mm镁碳砖交替砌筑第三分段213，砌筑后第三分段213厚度为540mm；
(5)从炉底往上600～1000mm范围内，采用100mm×120mm×450mm镁碳砖交替砌筑第二分段212，砌筑后第二分段212厚度为450mm；
(6)从炉底往上1000以上，采用100mm×120mm×350mm镁碳砖交替砌筑第一分段211，砌筑后第一分段211厚度为350mm；
(7)采用砌筑好的碳化电炉冶炼含钛高炉渣，当炉体第一分段211的镁碳砖被侵蚀至小于100mm厚或有局部区域镁碳砖脱落时，停炉进行小修；
(8)停炉后对炉壁上部第一分段211和第二分段212的镁碳砖进行拆除，保留炉壁永久层11和炉底往上500～600mm，即第三分段213范围的镁碳砖；
(9)在拆除区域分别采用100mm×120mm×450mm和100mm×120mm×350mm的镁碳砖交替砌筑形成新的炉壁工作层21；
(10)小修完成后的碳化电炉继续冶炼含钛高炉渣，按步骤(7)～(9)再重复小修一次，当炉底工作层11或炉壁工作层21下部分段厚度小于200mm后停炉重新进行砌筑。
实施例1
以9000KVA碳化电炉为例，炉体所采用的砌筑和维护方法为：
(1)在炉底采用烧镁砖交替砌筑100mm厚的炉底永久层12；
(2)采用镁碳砖在炉底交替砌筑500mm厚的炉底工作层11，在砌筑过程中安装出渣口；
(3)在炉壁采用烧镁砖交替砌筑100mm厚的炉壁永久层22；
(4)从炉底往上500mm范围内，采用100mm×120mm×540mm镁碳砖交替砌筑第三分段213，砌筑后第三分段213厚度540mm；
(5)从炉底往上500～1000mm范围内，采用100mm×120mm×450mm镁碳砖交替砌筑第二分段212，砌筑后第二分段212厚度450mm；
(6)从炉底往上1000以上，采用100mm×120mm×350mm镁碳砖交替砌筑第一分段211，砌筑后第一分段211厚度350mm；
(7)采用砌筑好的碳化电炉冶炼含钛高炉渣，当炉龄达到143炉后，炉体上部观察门区域镁碳砖脱落时，停炉进行小修；
(8)停炉后对炉壁上部第一分段211和第二分段212的镁碳砖进行拆除，保留炉壁永久层11和炉底往上500mm，即第三分段213范围的镁碳砖；
(9)在拆除区域分别采用100mm×120mm×450mm和100mm×120mm×350mm的镁碳砖交替砌筑炉壁工作层21；
(10)小修完成后的碳化电炉继续冶炼含钛高炉渣，当炉龄达到201炉后，按步骤(7)～(9)再次小修；
(11)再次小修后的碳化电炉继续冶炼，当炉龄达到285炉后，炉底工作层11厚度侵蚀至187mm，停炉对炉底工作层11和炉壁工作层21进行重新砌筑。
实施例2
以9000KVA碳化电炉为例，炉体所采用的砌筑和维护方法为：
(1)在炉底采用烧镁砖交替砌筑150mm厚的炉底永久层12；
(2)采用镁碳砖在炉底交替砌筑600mm厚的炉底工作层11，在砌筑过程中安装出渣口；
(3)在炉壁采用烧镁砖交替砌筑150mm厚的炉壁永久层22；
(4)从炉底往上600mm范围内，采用100mm×120mm×540mm镁碳砖交替砌筑第三分段213，砌筑后第三分段213厚度540mm；
(5)从炉底往上600～1000mm范围内，采用100mm×120mm×450mm镁碳砖交替砌筑第二分段212，砌筑后炉壁厚度450mm；
(6)从炉底往上1000以上，采用100mm×120mm×350mm镁碳砖交替砌筑第一分段211，砌筑后第一分段211厚度350mm；
(7)采用砌筑好的碳化电炉冶炼含钛高炉渣，当炉龄达到126炉后，炉体上部炉壁工作层21镁碳砖最薄为86mm，停炉进行小修；
(8)停炉后对炉壁上部镁碳砖进行拆除，保留炉壁永久层11和炉底往上600mm范围的镁碳砖；
(9)在拆除区域分别采用100mm×120mm×450mm和100mm×120mm×350mm的镁碳砖交替砌筑炉壁工作层21；
(10)小修完成后的碳化电炉继续冶炼含钛高炉渣，当炉龄达到215炉后，按步骤(7)～(9)再次小修；
(11)再次小修后的碳化电炉继续冶炼，当炉龄达到305炉后，炉壁下部炉壁工作层21厚度侵蚀至92mm，停炉进行重新砌筑。
实施例3
以9000KVA碳化电炉为例，炉体所采用的砌筑和维护方法为：
(1)在炉底采用烧镁砖交替砌筑120mm厚的炉底永久层12；
(2)采用镁碳砖在炉底交替砌筑550mm厚的炉底工作层11，在砌筑过程中安装出渣口；
(3)在炉壁采用烧镁砖交替砌筑120mm厚的炉壁永久层22；
(4)从炉底往上550mm范围内，采用100mm×120mm×540mm镁碳砖交替砌筑第三分段213，砌筑后第三分段213厚度540mm；
(5)从炉底往上550～1000mm范围内，采用100mm×120mm×450mm镁碳砖交替砌筑第二分段212，砌筑后第二分段212厚度450mm；
(6)从炉底往上1000以上，采用100mm×120mm×350mm镁碳砖交替砌筑第一分段211，砌筑后第一分段211厚度350mm；
(7)采用砌筑好的碳化电炉冶炼含钛高炉渣，当炉龄达到151炉后，炉体上部镁碳砖最薄处厚度为88mm，停炉进行小修；
(8)停炉后对炉壁上部镁碳砖进行拆除，保留炉壁的永久层和炉底往上550mm范围的镁碳砖；
(9)在拆除区域分别采用100mm×120mm×450mm和100mm×120mm×350mm的镁碳砖交替砌筑炉壁工作层21；
(10)小修完成后的碳化电炉继续冶炼含钛高炉渣，当炉龄达到271炉后，按步骤(7)～(9)再次小修；
(11)再次小修后的碳化电炉继续冶炼，当炉龄达到329炉后，炉底工作层11厚度侵蚀至175mm，停炉进行重新砌筑。

Claims (9)

1.碳化电炉炉体结构，包括炉底(1)和炉壁(2)，其特征在于：所述炉壁(2)由内至外依次包括炉壁工作层(21)和炉壁永久层(22)，所述炉底(1)由上至下依次包括炉底工作层(11)和炉底永久层(12)，所述炉壁工作层(21)由上至下依次包括至少两个分段，上一分段的厚度小于下一分段的厚度。
2.根据权利要求1所述的碳化电炉炉体结构，其特征在于：所述炉底(1)和炉壁(2)均采用交替砌筑的方式砌筑。
3.根据权利要求1所述的碳化电炉炉体结构，其特征在于：所述炉壁工作层(21)由上至下依次包括第一分段和第二分段，所述第一分段的高度占整个炉壁工作层(21)高度的1/3～1/2。
4.根据权利要求3所述的碳化电炉炉体结构，其特征在于：所述第二分段的厚度为所述第一分段厚度的1.2～1.3倍。
5.根据权利要求1所述的碳化电炉炉体结构，其特征在于：所述炉壁工作层(21)由上至下依次包括第一分段(211)、第二分段(212)和第三分段(213)，所述第一分段(211)、第二分段(212)和第三分段(213)的高度分别占整个炉壁工作层(21)高度的1/4～1/2。
6.根据权利要求5所述的碳化电炉炉体结构，其特征在于：所述第三分段(213)的厚度为所述第二分段(212)厚度的1.2～1.3倍，所述第二分段(212)的厚度为所述第一分段(211)厚度的1.2～1.3倍。
7.碳化电炉炉体砌筑及维护方法，用于砌筑及维护权利要求1至6中任一权利要求所述的碳化电炉炉体结构，其特征在于：包括步骤
S1、砌筑炉底永久层(12)；
S2、砌筑炉底工作层(11)；
S3、砌筑炉壁永久层(22)；
S4、由下至上砌筑炉壁工作层(21)的各个分段，保证上一分段的厚度小于下一分段的厚度；
S5、采用砌筑好的碳化电炉冶炼含钛高炉渣，当炉壁工作层(21)上部的分段被侵蚀至小于一定厚度值或有局部区域砖块脱落时，停炉进行小修，拆除炉壁工作层(21)上部的分段的砖块并重新砌筑；
S6、重复步骤S5，直至炉底工作层(11)或炉壁工作层(21)下部分段厚度小于一定厚度值时停炉，按照步骤S2和步骤S4分别对炉底工作层(11)和炉壁工作层(21)重新进行砌筑。
8.根据权利要求7所述的碳化电炉炉体砌筑及维护方法，其特征在于：步骤S1至步骤S6中采用的砌筑方法为交替砌筑。
9.根据权利要求7所述的碳化电炉炉体砌筑及维护方法，其特征在于：步骤S5中，当炉壁工作层(21)上部的分段被侵蚀至小于100mm或有局部区域砖块脱落时停炉进行小修；步骤S6中，直至炉底工作层(11)或炉壁工作层(21)下部分段厚度小于200mm时停炉重新砌筑炉底工作层(11)和炉壁工作层(21)。
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