发明内容
本发明提供了一种熔融还原炉渣区耐材修补方法,以解决上述技术问题中的至少一个。
本发明所采用的技术方案为:
一种熔融还原炉渣区耐材修补方法,所述熔融还原炉包括位于炉底的铁浴区及所述铁浴区上部的渣线区,所述熔融还原炉渣区耐材修补方法包括以下步骤,
a)处理并确认SRV炉耐材待修补区域:所述熔融还原炉停炉后,清理所述渣线区耐材表面的冷渣及冷铁,检测并分析所述渣线区耐材侵蚀情况及理化性质,确认待修补区域的范围及修补工艺;
b)搭建所述待修补区域的模板、制备修补浇筑材料:分别配制并搭建所述铁浴区和所述渣线区的浇筑模板,制备自流浇筑料;
c)浇筑所述待修补区域:在所述熔融还原炉外水冷口对称布置混练机,采用输料滑道将所述浇筑料沿炉内衬均匀输送至所述待修补区域,采用“环形套浇”的方式浇筑所述待修补区域;
d)浇筑料的烘干与烧结:采用预热空气对浇筑后的成型料进行烘干处理,烘干完成后使用可燃气体进行烧结处理,完成耐材的修补。
优选地,所述步骤a)中,测量的所述渣线区耐材侵蚀厚度≥200mm,且残渣口座砖侵蚀量大于周圈渣区耐材侵蚀量中值以上时,进行耐材修补工作。
优选地,在所述步骤a)中,清理所述渣线区耐材表面的熔融还原冷铁、冷渣及其他混合物后,根据化学分析结果,将耐材表面20~100mm厚度的渣区砌筑材料去除,并在耐材表面形成凹凸不平的结构。
优选地,在所述步骤b)中,所述浇筑模板由下至上逐层搭建,并且每层模板浇筑完成后进行必要的预脱水处理后再进行后层模板的搭建,模板之间采用物理法固定,单层模板半周线长度0.2-3.5m,间隔固定距离留有膨胀位置。
优选地,在所述步骤b)中,所述自流浇筑料主要成分(按重量百分比计):铬刚玉8~12%、锆刚玉2~4%、活性氧化铝微粉75~80%、电熔锆粉1~2%、铬绿3~5%;
优选地,所述自流浇筑料在每层模板搭建过程中,每1-10cm掺入具有相同材质且粒径为20~200mm的SRV炉渣区碎砖块进行强度提升,同时所述铬刚玉自流浇筑料还混入复合聚羧基高效分散剂。
优选地,所述铬刚玉自流浇筑料的各组分充分干混后,加水进行湿混,加水量按重量计,料:水为100:3.2~3.6,水的偏析指数不大于15%。
优选地,所述输料滑道包括第一滑道段和第二滑道段,所述第一滑道段的一端连接所述混炼机,另一端伸入SRV炉炉内,所述第二滑道段的一端与所述第一滑道段旋转连接,另一端可自由移动至所述待修补区域的任意位置处。
优选地,在所述步骤c)中,对所述待修补区域进行浇筑时,每次浇筑100~300mm厚度后进行物理振实,然后继续浇筑,并重复操作。
优选地,在所述步骤d)中,所述烘干过程包括静置凝固阶段、低温烘干阶段和高温烘干阶段,首先浇筑模板以对角拆除方式逐个拆除,所述静置凝固阶段采用常温静置1~3天,所述低温烘干阶段采用常温~300℃空气处理12~24h,所述高温烘干阶段采用300~800℃空气处理24~36h;
所述烧结处理过程为:低温100~150℃,持续8~24h,温度按照每小时10度递增,达到150度后稳定烘烤;
中温250~350℃,持续8~24h,温度按照每小时20度递增,达到350度后稳定烘烤;
高温500~600℃,持续8~24h,温度按照每小时10度递增,达到600度后稳定烘烤;
烧结1000~1400℃,保温12~36h,温度按照每小时50度递增,达到1400度后稳定烘烤。
由于采用了上述技术方案,本发明所取得的有益效果为:
1.本发明提供的耐材修补方法,当渣线区耐材达到使用极限尺寸时,不拆除SRV炉耐材内衬,使用铬刚玉自流浇筑料,采用“环形套浇”方式对渣线区耐材浇注修补。铬刚玉自流浇筑料高温强度满足实际生产情况,且维修施工周期短、不会破坏炉缸永久层、节降耐材维修费用、施工灵活,有效地减缓耐材侵蚀,延长SRV炉使用寿命。
2.本申请使用自流浇筑料对侵蚀严重部位进行修补,舍弃了传统方法中对耐材进行整体更换的方法,维护成本及材料使用量远低于整体更换的情形,具有较高的经济效益;而且自流浇筑料具有一定的流动性,保证了耐材彼此接触面的良好搭配,使修补的效果更优,提高修补后SRV炉使用寿命。
3.优选地,本申请中设置有输料滑道,其第一段伸入炉内作为传输通道;第二段可以180°旋转,用于将浇筑料沿着炉内衬圆形位置输送至修补位置,以保证浇注料输送至炉内修补耐材各处均匀,避免某一位置浇筑料单次输送过多、浇筑料由某一位置向两边流淌、导致浇筑料物理性质出现差异。
4.优选地,浇注料成型后对修补位置进行整体烘烤和烧结处理,即将普通耐火砖加工过程中的成型、干燥和烧成等工序转移至炉内进行,以保证修补位置具有良好的机械强度和耐火性能;若耐材烘烤方法不正确,可能导致套浇耐材剥落。
具体实施方式
为了更清楚的阐释本申请的整体构思,下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是,本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施,因此,本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
另外,在本发明的描述中,需要理解的是,术语“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接,还可以是通信;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
实施例1:
如图1至图4所示,一种熔融还原炉1,包括炉缸2和炉底3,炉缸2和炉底3均砌筑有耐火材料。炉缸2包括铁浴区5和渣线区4,铁浴区5的耐火材料使用铬刚玉质耐火砖,渣线区4的耐火材料使用铬刚玉质耐火砖。
本发明提供了一种熔融还原炉耐材的修补方法,包括以下步骤,
a)处理并确认耐材待修补区域:所述熔融还原炉停炉后,清理所述渣线区耐材表面的冷渣及冷铁,测量所述渣线区耐材侵蚀情况,确认待修补区域的范围及修补工艺;
b)搭建所述待修补区域的模板、制备浇筑料:分别配制并搭建所述铁浴区和所述渣线区的浇筑模板,制备铬刚玉自流浇筑料;
c)浇筑所述待修补区域:在所述熔融还原炉外对称布置混练机,采用输料滑道将所述浇筑料沿炉内衬均匀输送至所述待修补区域,采用“环形套浇”的方式浇筑所述待修补区域;
d)浇筑料的烘干与烧结:采用预热空气对浇筑后的成型料进行烘干处理,烘干完成后使用可燃气体进行烧结处理,完成耐材的修补。
当渣线区耐材在使用一定周期出现侵蚀损坏时,不拆除全部SRV炉耐材内衬,使用铬刚玉自流浇筑料,采用“环形套浇”方式对渣线区耐材浇筑修补,即在炉内耐材处搭建修补耐材的模板,并形成环形浇筑通道,将浇筑料均匀的分散到环形浇筑通道内。铬刚玉自流浇筑料高温强度满足实际生产情况,且维修施工周期短、不会破坏炉缸永久层、节降耐材维修费用、施工灵活等特点,该方法可以有效地减缓耐材侵蚀,延长SRV炉整体炉衬使用寿命,为SRV炉长寿提供先决条件。
上述方案中,进一步地,所述步骤a)中,测量的所述渣线区耐材侵蚀厚度≥200mm且残渣口座砖侵蚀量大于周圈侵蚀量中值以上时,进行耐材修补工作。在熔融还原炉SRV炉停炉检修时,需对渣线区耐材侵蚀情况进行检查。SRV炉停炉时需要将炉内剩余渣铁排出,测量炉缸渣线区耐材侵蚀情况。根据经验可知,当耐材工作层耐材厚度侵蚀≥200mm时,再继续使用会导致耐材侵蚀速度加剧,甚至损伤熔融还原炉壳体。因此,当测量的耐材工作层耐材厚度侵蚀≥200mm时,对熔融还原炉进行耐材修补。
进一步地,在所述步骤b)中,所述浇筑模板由下至上逐层搭建,并且每层模板浇筑完成后再进行后层模板的搭建,模板之间采用物理法固定,间隔固定距离留有膨胀位置。具体地,准备铁浴区模板6块,规格1200mm*315mm、渣线区上部模板6块,600mm*315mm、渣线区下部模板6块,650mm*315mm。炉缸耐材模板搭建顺序由下至上为,铁浴区模板→渣线区下模板→渣线区上模板。每段模板浇筑完成后再进行下端模板搭建,模板之间采用物理法固定(捆绑固定或架模固定等),间隔固定距离留有膨胀位置。
进一步地,在所述步骤b)中,所述铬刚玉自流浇筑料主要成分(按重量百分比计):铬刚玉8~12%、锆刚玉2~4%、活性氧化铝微粉75~80%、电熔锆粉1~2%、铬绿3~5%;在配制的所述铬刚玉自流浇筑料掺入具有相同材质且粒径为50~200mm的渣区碎砖块。
由于渣线区的耐火材料使用铬刚玉质耐火砖,因此所用修补材料为铬刚玉自流浇筑料,其中铬刚玉8~12%、锆刚玉2~4%、活性氧化铝微粉75~80%、电熔锆粉1~2%、铬绿3~5%。铬刚玉自流浇筑料中还包括复合聚羧基高效分散剂和防爆纤维等外加剂,骨料:细粉配比为60:40,合理分配颗粒级配加水搅拌浇筑成型。在配制好的铬刚玉自流浇筑料中均匀掺入一定量的渣区碎砖块,碎砖块与渣区耐材材质相同,并且碎砖块的粒径为50~200mm。在铬刚玉自流浇筑料还混入复合聚羧基高效分散剂。
在待修补区域均匀排布粒径50~200mm渣区碎砖块,以作为环形浇筑强度支撑,支撑区域在同直径方向均匀排布,且水平方向外圈密度较内圈有5%~10%的递增,以有利于渣区涌泉耐冲刷强度的提高与结构性能的改善。铬刚玉自流浇筑料混入的复合聚羧基高效分散剂以提高自流料的黏合性。
热膨胀性要求:浇筑料采用整体环形套浇成型,所形成的整体浇筑耐材体积较大且外部为原有炉衬,对浇筑料的热膨胀性提出较高的要求。要求耐材成型后其线膨胀率(1500℃)1.15%;各级颗粒的粒度配合对耐材的致密度影响较大,直接关系到耐材的使用性能。
进一步地,所述铬刚玉自流浇筑料的各组分充分干混后,加水进行湿混,加水工艺与模板搭建方式与步骤契合,保证修补层水含量的均匀性并避免分层,加水量按重量计,料:水为100:3.2~3.6。使用的浇筑料必须经过充分的混合,确保各处物料的粒度均匀。浇筑料的混合必须使用强制式混练机进行搅拌,现场浇筑时须将干料混匀,然后加入结合剂进行充分混匀,确保浇筑料具有良好的粘结性,最后加水进行湿混,湿混至具有流动性(根据现场天气、温度、混料时间适当调整),施工加水量规定按重量比,料:水=100:3.2~3.6(可根据现场施工情况调节)。浇筑时须严格按以上规定进行施工,施工用水PH=7~8,以达到材料的最佳性能。
如图2所示,所述输料滑道包括第一滑道段和第二滑道段,所述第一滑道段的一端连接所述混炼机,另一端通过水冷堵头安装孔伸入SRV炉炉内,所述第二滑道段的一端与所述第一滑道段旋转连接,另一端可自由移动至所述待修补区域的任意位置处,滑道位置的移动根据浇筑工艺按照从A到H物料喷枪及水冷堵头安装孔位置按顺序逐个移动。。
在SRV炉圆形对称位置分别对称放置混练机用于混料。在上述角度的SRV炉体孔口处,分别安装输料滑道,输料滑道分成两段,第一段伸入炉内作为传输通道;第二段可以180°旋转,用于将浇筑料沿着炉内衬圆形位置输送至修补位置,所述浇筑料需由输料滑道输送至所需位置,避免某一位置浇筑料单次输送过多、浇筑料由某一位置向两边流淌、导致浇筑料物理性质出现差异。
进一步地,在所述步骤c)中,对所述待修补区域进行浇筑时,每次浇筑100~300mm厚度后进行物理振实,并检测致密度及成分与水含量分布合格,然后继续浇筑,重复操作,直至该层浇筑完成后进行重新支板。
采用“环形套浇”的方式使浇筑料成型并满足耐材密度及强度要求。浇筑料湿混且流动性达标后,从两个浇筑点同时放料,由混练机出口直接放料至输料滑道,炉内浇筑人员通过转动第二段滑道将湿料均匀浇筑,再用振动器振实。
浇筑时采用分层浇筑方式,即每次浇筑100~300mm厚度浇筑料进行振实,然后继续浇筑重复进行,确保浇筑耐材具有一定的密度和强度要求;耐火材料中气孔的存在会降低其密度,影响其力学和热力学性质,贯通气孔则更会导致侵蚀性高温熔渣或铁水渗透,加速耐材的侵蚀速度,故需要使用振动器振实,提高耐材密度消除贯通气孔,保证没有>1mm的粗大气孔与裂纹。
进一步地,在所述步骤d)中,所述烘干过程包括静置凝固阶段、低温烘干阶段和高温烘干阶段,所述静置凝固阶段采用常温静置1~3天,所述低温烘干阶段采用常温~300℃空气处理12~24h,所述高温烘干阶段采用300~800℃空气处理12~36h。
由于耐火砖使用前经过压制和烧结,其整体具有较高的硬度和耐火性能。使用浇注料进行修补,虽然具有一定流动性保证了接触面的良好搭配,但需要在浇注料成型后对修补位置进行整体烘烤和烧结处理,即将普通耐火砖加工过程中的成型、干燥和烧成等工序转移至炉内进行,以保证修补位置具有良好的机械强度和耐火性能。若耐材烘烤方法不正确,可能导致套浇耐材剥落。
浇筑料的烘干采用预热空气对浇筑成型料进行干燥处理,所述空气常温~800℃;浇筑料的干燥是热湿传递,浇筑成型耐材受热后温度升高,水分由耐材内部向外扩散溢出;烘干过程必须适当控制速度,控制耐材内部水分扩散速度和表面水分蒸发速度,避免因速度过快导致产生收缩、开裂等问题;烘烤工艺必须考虑耐材的热膨胀性能。
烘干过程主要包括三个阶段静置凝固阶段、低温烘干阶段和高温烘干阶段。具体地,
凝固阶段:耐材浇筑成型后,需要常温静置1~3天,其中流动水在静置过程靠自重流出,保证耐材具有一定的形状和强度;凝固后期可以根据水分情况通入常温空气,加速炉内水分的挥发。根据耐材修补的厚度以及高度范围,综合判断修补强度,如强度需求较高,则在凝固阶段结束后拆除修补模板,如强度需求较低,可在凝固阶段开始前拆除模板。
低温烘干阶段:采用常温~300℃低温空气对炉内耐材进行初步烘干,所述热风流量0~30000Nm3/h,所述温度及流量由低到高随时间递增,所需时间12~24h。
高温烘干阶段:采用300~800℃高温热风对炉内耐材进行高温烘干,所述热风流量30000~160000Nm3/h;所述温度及流量由低到高随时间递增,所需时间12~36h。
进一步地,在所述步骤d)中,烘干完成后使用天然气、液化气等可燃气体进行烧结处理,所述烧结处理过程为:
低温100~150℃,持续8~24h,温度按照每小时10度递增,达到150度后稳定烘烤;;
中温250~350℃,烘烤8~24h,温度按照每小时20度递增,达到350度后稳定烘烤;
高温500~600℃,烘烤8~24h,温度按照每小时10度递增,达到600度后稳定烘烤;
烧结1000~1400℃,保温12~36小时,温度按照每小时50度递增,达到1400度后稳定烘烤,以上温度参考耐材内置热电偶即可。
烧结完成后,要求浇筑料耐材密度≥3.0g/cm3,显气孔率≤20%。保证耐材烧结强度,防止升温过快、耐材中水分没有完全脱出、水分汽化导致耐材膨胀剥落。
相比于使用普通耐火砖砌筑的修补方法,本申请的铬刚玉自流浇注料高温强度满足实际生产情况,维修施工周期短、不会破坏炉缸永久层、节降耐材维修费用、施工灵活,有效地减缓耐材侵蚀,延长了SRV炉使用寿命,为SRV炉长寿提供先决条件。具体如下表所示:
序号 |
主要内容 |
浇注料环形套浇 |
耐火砖砌筑 |
1 |
施工时间 |
1~2天 |
8~15天 |
2 |
烘炉时间 |
3~5天 |
8天 |
3 |
强度 |
较高 |
高 |
4 |
整体性 |
优良 |
良好 |
5 |
重烧线变化率 |
小 |
大 |
6 |
抗冲刷性 |
良好 |
良好 |
7 |
抗热振性 |
优良 |
优良 |
8 |
材料成本 |
低 |
非常高 |
9 |
使用寿命 |
3年以上 |
3年以上 |
实施例2:
本实施例与实施例1的原理基本相同,即采用的熔融还原炉耐材的修补方法包括以下步骤,
a)处理并确认耐材待修补区域:所述熔融还原炉停炉后,清理所述渣线区耐材表面的冷渣及冷铁,测量所述渣线区耐材侵蚀情况,确认待修补区域的范围及修补工艺;
b)搭建所述待修补区域的模板、制备浇筑料:分别配制并搭建所述铁浴区和所述渣线区的浇筑模板,制备铬刚玉自流浇筑料;
c)浇筑所述待修补区域:在所述熔融还原炉外对称布置混练机,采用输料滑道将所述浇筑料沿炉内衬均匀输送至所述待修补区域,采用“环形套浇”的方式浇筑所述待修补区域;
d)浇筑料的烘干与烧结:采用预热空气对浇筑后的成型料进行烘干处理,烘干完成后使用可燃气体进行烧结处理,完成耐材的修补。
不同的地方在于:在所述步骤a)中,清理所述渣线区耐材表面的冷铁及冷渣后,将耐材表面30~100mm厚度的材料去除,在耐材表面形成凹凸不平的结构。
修补区域耐材的清理,使用电镐等工具将渣线区耐材表面附着的冷渣全面清理,再使用压缩空气吹扫干净,确保渣线区耐火砖工作面全部露出;在此基础上,由于耐材表面区域性质发生变化,为保证原有耐材与修补耐材的结合效果,需要在现有耐材基础上将表面30~100mm厚度进行清理。
如图3至图4所示,耐材表面形成凹凸不平的结构(图中弯曲线所示),使得耐材表面粗糙度增加,提高了浇筑料与耐材表面的接触面积及浇筑料的挂浆率,增强原有耐材与修补耐材的结合效果,从而得到更好更稳定的修补效果。
本发明中未述及的地方采用或借鉴已有技术即可实现。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所述仅为本发明的实施例而已,并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的权利要求范围之内。