CN114719610A - 一种利用新型碳砖和冷捣糊相结合砌炉工艺 - Google Patents

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陈宇
张占良
祁红伟
杨朝山
刘先涛
吴森远
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Abstract

本发明提供一种利用新型碳砖和冷捣糊相结合砌炉工艺。所述利用新型碳砖和冷捣糊相结合砌炉工艺包括以下步骤：S1、物品：(1).器材与材料：砌炉和冷捣糊；(2).所述砌炉上包括有弹性层、保护层、炉底、出铁口碳砖和炉墙耐火砖，所述炉底上设有保护层耐火材料；(3).所述冷捣糊由高温电煅无烟煤、冶金焦、石墨碎、碳化硅为骨料、以低温煤焦油、蒽油、树脂为粘合剂,经混捏而形成不定形炭素耐火材料(冷捣糊)。本发明提供的利用新型碳砖和冷捣糊相结合砌炉工艺操作简单，可以避免捣缝糊与碳砖之间产生裂隙，进而影响到炉衬的整体性的优点。

Description

一种利用新型碳砖和冷捣糊相结合砌炉工艺
技术领域
本发明属于砌炉工艺技术领域，尤其涉及一种利用新型碳砖和冷捣糊相结合砌炉工艺。
背景技术
铁合金生产是一个高温物理化学反应过程，在由各种适合的耐火材料所构筑的炉膛内进行，炉衬承载着在高温状态下反应产物对炉衬实施高温热震侵蚀、机械冲刷侵蚀、化学侵蚀、温差变化材料应力破坏等作用，并为铁合金生产提供一个长期安全的高温物理化学反应区域。碳质炉衬经历了有缝砌筑、无缝砌筑、自焙碳砖砌筑等技术，但都存在一个共性问题，那就是经常发生漂砖、炉衬隆起、炉衬烧穿等事故,是国内炉衬砌筑工艺的一个技术壁垒，在传统炉衬中，各种成型的碳砖与不定型粘接材料存在同质不同性的问题，粘结材料在使用时的密度远低于碳砖的密度,粘合剂缓慢烧结过程中，虽有碳离子互相渗透形成局部共熔体，但是结合的紧密度远不如碳砖自身的密度高，同时这些炭素材料在焙烧后或停、开炉温度急剧变化条件下有着不同体积变化，从而使捣缝糊与碳砖之间产生裂隙，破坏炉衬的整体性。
因此，有必要提供一种新的利用新型碳砖和冷捣糊相结合砌炉工艺解决上述技术问题。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种操作简单，可以避免捣缝糊与碳砖之间产生裂隙，进而影响到炉衬的整体性的利用新型碳砖和冷捣糊相结合砌炉工艺。
为解决上述技术问题，本发明提供的利用新型碳砖和冷捣糊相结合砌炉工艺包括以下步骤：
S1、物品：
(1).器材与材料：砌炉和冷捣糊；
(2).所述砌炉上包括有弹性层、保护层、炉底、出铁口碳砖和炉墙耐火砖，所述炉底上设有保护层耐火材料；
(3).所述冷捣糊由高温电煅无烟煤、冶金焦、石墨碎、碳化硅为骨料、以低温煤焦油、蒽油、树脂为粘合剂,经混捏而形成不定形炭素耐火材料(冷捣糊)；
S2、工序：
(1).将冷捣糊进行低温加热，然后将其涂抹在砌炉的保护层耐火材料上，并将冷捣糊铺平打结成型；
(2).将打结后的冷捣糊全部取代砌炉上的碳砖耐火材料(出铁口碳砖4除外)，经过焙烧后使炉衬具有无缝隙的碳质耐火材料打结炉衬。
作为本发明的进一步方案，所述冷捣糊的灰分为8～14％，所述冷捣糊的挥发分为12-16％，所述冷捣糊的体积密度为1.43～1.49g、cm3，所述冷捣糊的耐压强度为16-31Mpa。
作为本发明的进一步方案，所述砌炉的外侧中间部位设有炉衬水冷系统。
与相关技术相比较，本发明提供的利用新型碳砖和冷捣糊相结合砌炉工艺具有如下有益效果：
1、本发明微膨胀冷捣糊整体水冷炉衬整体性、抗渣铁的侵蚀能力优于传统碳砖结构炉衬，使其可以避免发生过炉衬漂砖、烧穿、炉底渗合金炉底被拱起的现象，且炉衬运行安全可靠，调整冷捣糊理化性能、改进打结工艺,进而可以提高打结密度，提高烧结强度，对延长炉衬寿命有利，且炉衬焙烧过程是延长炉衬寿命的基本条件，炉衬焙烧良好才能有效延长炉衬的使用寿命，无熔剂法的高碳锰铁是缺炭操作，对延长炉衬寿命有制约作用，冷捣糊整体炉衬工艺在施工技术、性价比、工期、环保、安全、劳动强度等方面。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的砌炉结构示意图；
图2为本发明的冷捣糊烧结示意图。
图中：1、弹性层；2、保护层；3、炉底；4、出铁口碳砖；5、炉墙耐火砖。
具体实施方式
请结合参阅图1和图2，其中，图1为本发明的砌炉结构示意图；图2为本发明的冷捣糊烧结示意图。利用新型碳砖和冷捣糊相结合砌炉工艺包括以下步骤：
S1、物品：
(1).器材与材料：砌炉和冷捣糊；
(2).所述砌炉上包括有弹性层1、保护层2、炉底3、出铁口碳砖4和炉墙耐火砖5，所述炉底3上设有保护层耐火材料；
(3).所述冷捣糊由高温电煅无烟煤、冶金焦、石墨碎、碳化硅为骨料、以低温煤焦油、蒽油、树脂为粘合剂,经混捏而形成不定形炭素耐火材料(冷捣糊)；
S2、工序：
(1).将冷捣糊进行低温加热，然后将其涂抹在砌炉的保护层耐火材料上，并将冷捣糊铺平打结成型；
(2).将打结后的冷捣糊全部取代砌炉上的碳砖耐火材料(出铁口碳砖4除外)，经过焙烧后使炉衬具有无缝隙的碳质耐火材料打结炉衬。
使其时，可以打结任何几何尺寸的炉衬，施工过程简化效率高，环保性良好，使其可以实现碳质炉衬的无缝砌筑，整体性强，进而可以提高炉衬抵抗渣铁的高温热震侵蚀、渣铁的机械冲刷侵蚀和炉渣的氧化侵蚀作用，从而可以有效延长炉衬寿命。
所述冷捣糊的灰分为8～14％，所述冷捣糊的挥发分为12-16％，所述冷捣糊的体积密度为1.43～1.49g、cm3，所述冷捣糊的耐压强度为16-31Mpa。
所述砌炉的外侧中间部位设有炉衬水冷系统。
使用时，室内温度为150℃左右,而此阶段的质量损失为0.5％，此阶段的骨料和粘结剂中游离水分的蒸发逸出，而当温度为150～740℃时，此阶段的质量损失为6.14％，而这一阶段发生复杂的物理化学变化，其主要是以粘合剂的热解聚缩过程，以释放出更多的H20、CO、CO2CH4、H2等小分子气体逸出伴随着体积膨胀，因此应减少此阶段的升温速率，减少粘合剂的质量损失，增大结焦值，有利于冷捣糊烧后的抗压强度，而在聚缩过程中挥发分后残炭粒子重新聚合结焦成网状结构,开始出现碳原子重新排列生成多苯稠环结构的初始阶段，充填骨料缝隙，增加糊料的致密性，同时伴随体积收缩
而当温度为740℃左右以后,继续会有少量的挥发分气体逸出，主要是多苯稠环在碳化过程中向石墨微晶结构转化时必经的一种微观结构过渡状态，逐步提高石墨化程度，提高冷捣糊烧结密度、提高其抗氧化性能、和耐压强度，而如图2所示，冷捣糊在烧结过程中，当温度为520℃时，体积膨胀最大+0.22％，焙烧的1000℃膨胀率为<+0.1％，从而可以保证冷捣糊在收缩时不会出现裂纹,达到保持冷捣糊整体性的目的；
由于炉衬采用的是单一的冷捣糊捣碳质耐火材料，消除了碳砖炉衬中碳质炉衬同质不同性的隐患，捣固时就有整体性,在烧结后具有<+0.1％微小线性膨胀的特性，使得炉衬在焙烧过程中不会产生裂隙，真正实现了炉衬的整体性，在炉衬的使用过程中，由于没有缝隙的薄弱环节，冷捣糊炉衬提高了抵抗高温条件下渣铁对炉衬的渗透、热震、机械冲刷、化学等侵蚀的能力,有效延长炉衬的使用寿命。
为了控制微膨胀冷捣糊在烧结、使用过程中的膨胀作用，使炉壳变形开裂情况的发生，在炉壳外侧中间部位，加装炉衬水冷系统，使炉墙处于1100℃温度下使用，使炉壳内侧的炉墙炉衬保持有一定的弹性,有效抑冷捣糊烧结后的膨胀对炉壳的压力,使炉壳保持不变形、不开裂、不透气，抑制炉衬的受空气氧化侵蚀，同时炉墙处于较低温度条件下可形成假炉墙,有效保护炉墙不被渣铁侵蚀，从而保证炉衬安全运行；
砌筑工艺的实施:在炉底钢板上按照碳砖筑炉工艺规程砌筑完成弹性层、保护层，在保护层基础上按照冷捣糊整体砌筑工艺绘制的图纸和技术要求,进行冷捣糊打结施工作业，在打结冷捣糊前，将需要打结的冷捣糊进行低温均匀加热，再将加热温度符合筑炉要求的冷捣糊运至保温层上，将其铺平，一次平铺200m，用振捣设备将冷捣糊打结致密，达到1.40～1.55g/cm3的密度,再用专用工具将其平整的表面全部进行刮砂处理，使其呈自然松散状态，有利于与下一次打结的冷捣糊均匀融合成一体，经刮砂处理后，再重复上一次打结工作程序,直到将炉底打结工作完成，在炉底上出铁口的中心线上画出炉膛直径标记，在焦点向炉壳方向摆放出铁口碳砖，在炉眼内放置炉眼预留材料，并以炉膛标线砌筑耐火砖围墙，在围墙内打结冷捣糊，再将炉墙的耐火砖砌筑完成，整个筑炉工作结束；
为了保证炉衬的焙烧质量，先用木材烘炉4小时缓慢提温预热，使冷捣糊粘合剂熔化，促进冷捣糊沉积增加密度，用焦炭烘炉进行44h，持续对炉衬持续加温，促进挥发分的水分的蒸发，使冷捣糊炉底进入烧结状态，而电烘炉进行36h，促使工作层进入挥发分分解状态,促进残炭进入焦化初始状态，形成残炭网状结构充填骨料间隙，逐步提高冷捣糊炉衬的强度,使工作层进入的工作状态。

Claims (3)

1.一种利用新型碳砖和冷捣糊相结合砌炉工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、物品：
(1).器材与材料：砌炉和冷捣糊；
(2).所述砌炉上包括有弹性层、保护层、炉底、出铁口碳砖和炉墙耐火砖，所述炉底上设有保护层耐火材料；
(3).所述冷捣糊由高温电煅无烟煤、冶金焦、石墨碎、碳化硅为骨料、以低温煤焦油、蒽油、树脂为粘合剂,经混捏而形成不定形炭素耐火材料(冷捣糊)；
S2、工序：
(1).将冷捣糊进行低温加热，然后将其涂抹在砌炉的保护层耐火材料上，并将冷捣糊铺平打结成型；
(2).将打结后的冷捣糊全部取代砌炉上的碳砖耐火材料(出铁口碳砖4除外)，经过焙烧后使炉衬具有无缝隙的碳质耐火材料打结炉衬。
2.根据权利要求1所述的利用新型碳砖和冷捣糊相结合砌炉工艺，其特征在于：所述冷捣糊的灰分为8～14％，所述冷捣糊的挥发分为12-16％，所述冷捣糊的体积密度为1.43～1.49g、cm3，所述冷捣糊的耐压强度为16-31Mpa。
3.根据权利要求1所述的利用新型碳砖和冷捣糊相结合砌炉工艺，其特征在于：所述砌炉的外侧中间部位设有炉衬水冷系统。
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