CN116287517A - 欧冶炉全氧冶炼铁水的高温熔融渣铁排口及出渣方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种欧冶炉全氧冶炼生产铁水的高温熔融渣铁排口，包括：排口本体：排口本体设在炉缸侧壁并由碳砖组合形成；排口通道：排口通道设在排口本体内并将排口本体远离炉缸一侧侧壁与炉缸内部连通；浇筑料：浇筑料包括设在炉缸侧壁的碳化硅自流浇注料、设在排口通道端面的端面浇注料和可将排口通道密封的密封面浇注料；中部组合砖：中部组合砖设于排口本体内并位于碳化硅自流浇注料和端面浇注料之间，解决了欧冶炉气化炉高温渣铁排放口维护深度困难，液态渣铁排放时出现的喷溅、跑煤气、铁口深度浅等问题，获得了在生产运行过程中的安全可靠稳定性，金属冶炼排放口系统使用效果明显，设施简单可靠，稳定性强。
Description
技术领域
本申请涉及一种欧冶炉全氧冶炼铁水的高温熔融渣铁排口及出渣方法。
背景技术
熔融还原技术的欧冶炉采取非焦煤为主要燃料，主要使用氧气作为助燃气体，燃烧主要依靠氧气从汽化炉风口和汽化炉拱顶进入炉内，燃烧后形成CO、H2等还原性气体并产生热量，该过程中产生的还原煤气通过发生煤气管道通入还原竖炉，对还原竖炉的生矿、烧结、球团进行预加热与还原，还原后的炉料通过排料设备进入熔融气化炉，该过程均是在高温高压或者压力波动的情况下进行。
欧冶炉气化炉排出液体渣铁的方式是使用凿岩机将炉缸的铁口钻开，炉内的液态高温渣铁在炉内压力的作用下通过排放通道喷射出炉外，进入渣铁沟系统，液态高温渣铁喷射的高度、长度以及安全喷射取决于以下几个因素：排口钻开的孔径尺寸、排口在高温液态渣铁下侵蚀的速度、炉内压力、排口内封堵耐材的烧结情况、排口钻开时的方式、排口打开与封堵的周期，其核心是排口的结构形式能够满足温度、压力、侵蚀的变化造成的影响，在工作时满足泥炮机冲击的载荷以及凿岩机的冲击机械力不破换排口本体结构。
现有的排口结构如图1和图2所示，在炉缸的超微孔碳砖上打孔以形成排口通道，排口通道端部设置刚玉组合砖、排口端面组合砖、碳素捣打料填塞等，在使用过程中，熔融气化炉液态渣铁排放过程中温度升高导致排放口耐材冲刷损失，停止排放时排放口堵塞耐材在孔道内烧结，往复循环过程中使耐材结构出现纵横向裂纹，造成排放口高温渣铁液体落地的安全事故，而且当在出铁出渣过程中出现煤气泄漏以及喷溅的情况时，若渣铁排出不尽，排放通道有积存渣铁，会造成排放孔道深度失控无法控制，若组合砖损坏，会造成无法封堵出现高温渣铁事故，欧冶炉作为熔融还原炉，气化炉的特点是渣铁温度波动大出铁渣过程中前后的温度相差100℃，而料柱短（仅8-9m），导致出铁压力波动大，排放通道的适应性较差，因此，发明人有鉴于此，提供了一种欧冶炉全氧冶炼生产铁水的高温熔融渣铁排口及出渣方法，以便解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于解决传统的高温熔融渣铁排口在液态渣铁排放时出现的喷溅、跑煤气、铁口深度浅的问题。
为了达到上述目的，本发明的基础方案提供一种欧冶炉全氧冶炼铁水的高温熔融渣铁排口及出渣方法，包括：
排口本体：所述排口本体设在炉缸侧壁并由碳砖组合形成；
排口通道：所述排口通道设在排口本体内并将排口本体远离炉缸一侧侧壁与炉缸内部连通；
浇筑料：所述浇筑料包括设在炉缸侧壁的碳化硅自流浇注料、设在排口通道端面的端面浇注料和可将排口通道密封的密封面浇注料；
中部组合砖：所述中部组合砖设于排口本体内并位于碳化硅自流浇注料和端面浇注料之间。
进一步，所述排口本体顶部设有用于灌注碳化硅自流浇注料的注料口。
进一步，所述排口本体远离炉缸一侧侧壁设有用于灌注密封面浇注料的浇筑通道。
进一步，所述端面浇注料、密封面浇注料为硅溶胶、碳化硅、氮化硅结合。
进一步，所述排口本体远离炉缸的一端设有封板，封板上设有可与排口通道连通的浇筑料管。
进一步，所述浇筑通道直径为200～300mm，深度为800～1000mm，所述端面浇筑料的厚度为400～500mm。
基于同一发明构思，本发明提供一种欧冶炉全氧冶炼生产铁水的高温熔融渣铁出渣方法，包括使用上述高温熔融渣铁排口对欧冶炉全氧冶炼生产铁水过程中的高温熔融渣铁进行排出液体渣铁工艺流程。
进一步，所述排出液体渣铁工艺流程中，欧冶炉气化炉出铁周期为60～90min，并采用泥炮机进行堵口，在堵口后进行预开口，预开口的深度为1～2m。
进一步，所述排出液体渣铁工艺流程中，堵口的同时在排口前端点火以点燃排口内冒出的燃气。
进一步，所述泥炮机采用两段式打泥：第一段打泥80~100L、压力120~160bar，持续时间120s；第二段打泥30~50L、压力180-200bar，堵口后保压2-3min。
本方案的原理及效果在于：
本发明采用硅溶胶、碳化硅、氮化硅结合作为浇筑料，并且在外层采用碳砖组合镶嵌形成排口本体，并且在排口通道外端设计400～500mm的端面浇筑料，保证了排放口通道的安全可靠稳定运行；抑制了出铁口砖接缝的窜漏煤气；减少了铁口喷溅；降低了出铁口的负载和出铁沟的损伤；抑制了孔径扩大的速度；达到了稳定长时间出铁的目标；能够在高压作业环境下、保持高炉的稳定操作。
本发明解决了欧冶炉气化炉高温渣铁排放口维护深度困难，液态渣铁排放时出现的喷溅、跑煤气、铁口深度浅等问题，获得了在生产运行过程中的安全可靠稳定性，金属冶炼排放口系统使用效果明显，设施简单可靠，稳定性强。
本发明在堵口的同时，在排放口前点火，将孔道内冒出的煤气点燃，从而加热孔道的前端部分，以便得到更加稳定的排口通道。
本发明泥炮机采用两段式打泥，合适的打泥量与打泥压力是堵口是否良好的特征，堵泥过程中采取分段打泥，后段打泥使压力提高，持续保压，使得炮泥与旧炮泥、碳砖等的结合更加的稳固。
本发明根据熔融气化炉的冶炼特点，结合非高炉炼铁技术，采取浇筑、中部组合砖、浇筑、定期压注的方式进行修补维护的技术，实现了高温熔融渣铁排放过程的安全可靠稳定。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了现有的欧冶炉全氧冶炼生产铁水的炉缸示意图；
图2示出了现有的欧冶炉全氧冶炼生产铁水的的排口结构示意图；
图3示出了本申请实施例一提出的一种欧冶炉全氧冶炼生产铁水的高温熔融渣铁排口的示意图；
图4示出了本申请实施例二提出的一种欧冶炉全氧冶炼生产铁水的高温熔融渣铁排口的示意图；
图5示出了本申请实施例提出的一种欧冶炉全氧冶炼生产铁水的高温熔融渣铁排口中封板示意图。
实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
说明书附图中的附图标记包括：黏土砖1、刚玉砖2、超微孔碳砖3、微孔碳砖4、半石墨砖5、石墨砖6、风口7、刚玉组合砖9、氮化硅结合碳化硅砖8、排口通道10、排口端面组合砖11、碳素捣打料12、注料口13、端面浇注料14、密封面浇注料15、中部组合砖16、碳化硅自流浇注料17、封板18、浇筑料管19。
现有的排口结构如图1和图2所示，在炉缸的超微孔碳砖3上打孔以形成排口通道10，该炉缸为欧冶炉全氧冶炼生产铁水过程中的欧冶炉，其内壁为黏土砖1，黏土砖1的外部填充超微孔碳砖3，在超微孔碳砖3外壁填塞碳素捣打料12，其底部依次为黏土砖1、刚玉砖2、超微孔碳砖3、微孔碳砖4、半石墨砖5、石墨砖6等。炉缸侧壁对称设置风口7，风口7通过氮化硅结合碳化硅砖8进行固定，风口7外部等位风口平台，排口通道10的端部与铁口标高的水平高度相同，排口通道10端部设置刚玉组合砖9、排口端面组合砖11、碳素捣打料12填塞等进行防护。
本发明提供一种欧冶炉全氧冶炼生产铁水的高温熔融渣铁排口，实施例一如图3至图5所示：包括排口本体、排口通道10、浇筑料和中部组合砖16等各个部分，具体如下：
排口本体：排口本体设在炉缸侧壁并由碳砖组合形成，排口本体的右端端部通过多个螺栓或者铆钉安装一个封板18，封板18上倾斜设置一个浇筑料管19，浇筑料管19端部与铁口标高的水平高度相同。
排口通道10：排口通道10设在排口本体内，排口通道10依次穿过炉缸的黏土砖1、超微孔碳砖3和排口通道10，排口通道10的右端与浇筑料管19连通，排口通道10的左端与炉缸内连通，排口通道10从右至左向下倾斜设置，排口通道10的直径为55mm。
浇筑料：浇筑料包括设在炉缸侧壁的碳化硅自流浇注料17、设在排口通道10端面的端面浇注料14和可将排口通道10密封的密封面浇注料15，其中，排口本体顶部设有用于灌注碳化硅自流浇注料17的注料口13，排口本体远离炉缸一侧侧壁设有用于灌注密封面浇注料15的浇筑通道，浇筑通道直径为200～300mm，深度为800，端面浇注料14、密封面浇注料15为硅溶胶、碳化硅、氮化硅结合，端面浇筑料的厚度为400mm。
中部组合砖16：中部组合砖16设于排口本体内并位于碳化硅自流浇注料17和端面浇注料14之间进行承压，组合砖采用刚玉组合砖9。
实施例二与实施例一的区别仅在于，浇筑通道深度为1000mm，端面浇筑料的厚度为500mm。
在本发明的实施过程中，首先，由于铁口深度不稳定最关键的原因是没有出尽渣铁，但铁流速度过大不得不提早堵口，而欧冶炉气化炉由于半焦床的运动，出铁后期大量的二次铁流会流出，以COREX C3000炉为例，二次铁流非常大，流出的焦炭颗粒很少甚至几乎没有，而堵口主要看铁流速度或出铁量，因此认为炉子内的渣铁并没有出尽，所以需要在铁流可控制的条件下，等待焦炭颗粒喷出，不要过早堵口，并且，如果炮泥无法到达烧结温度，焦油中的挥发份也没有挥发，炮泥没有足够的粘结强度。这样炮泥无法发挥效果、容易被冲刷出来，造成迅速扩孔的问题。对此，本发明采取堵口1个小时后，根据排口通道10的深度，预钻孔1-1.5m。同时在排放口前点火，将孔道内冒出的煤气点燃，从而加热孔道的前端部分，以便得到更加稳定的排放孔道。
其次，根据欧冶炉的特殊工况：炉内全氧冶炼，死料柱上下浮动，出铁口卡焦等问题；在出渣之后出现较大的二次铁流，是其他炼铁炉铁流的两倍及以上；堵口时喷出焦炭颗粒的粒度与高炉相比非常小或没有；顶流堵口，难以实现见喷堵口且难以形成稳定的泥包；炉内压力大，即高压出铁；渣碱度高(由于铁水S含量比高炉高)，炉温以及炉况的波动相对较大等。进行堵口的炮泥以南非炮泥为例，炮泥含Al2O3较高，同时有树脂和高焦化的焦油两种结合剂，在200-250℃时，树脂开始硬化形成C结构，并很快膨胀紧箍住铁口，可防止铁口自破。随后高焦化的焦油将释放挥发份在铁口内形成C结构，这样与旧泥或炭砖结合牢固，并对渣流有良好耐磨性能。
而且，欧冶炉气化炉出铁周期控制在60～90min，堵口后90min必须见到渣铁，孔道的直径保持55mm，实现快速出渣出铁。堵口后30min退出泥炮机，进行预开口深度控制在1.5-2m进行等待，堵口后60min出铁；炉前操作首先应实现在开口过程中，正常打击，钻头采用颗粒状凿岩机砖头，钻杆的冷却形式采用空压气与水行成的水雾；合适的打泥量与打泥压力是堵口是否良好的特征，堵泥采取分段打泥，后段打泥使压力提高，持续保压。第一段打泥60～100L、压力120～160bar，持续120s后，再打进30～50L、压力达到180-200bar，在堵口完成后保压2-3min，堵口完成后，5-10min内压力下降到80bar进行保压，后段打泥使压力提高，持续保压，使得炮泥与旧炮泥、碳砖等的结合更加的稳固。
最后，在维护过程中采用空心钻开孔深度800-1000mm，清理吹扫干净粉末料，使煤气火能够正常喷射出来，休风后采用泥炮机进行灌注压入自流式浇筑料，封堵空虚消除跑煤气通道，消除喷溅和泄漏。
本发明根据熔融气化炉的冶炼特点，结合非高炉炼铁技术，采取浇筑、组合砖、浇筑、定期压注的方式进行修补维护的技术，实现了高温熔融渣铁排放过程的安全可靠稳定，解决了欧冶炉气化炉高温渣铁排放口维护深度困难，液态渣铁排放时出现的喷溅、跑煤气、铁口深度浅等问题，获得了在生产运行过程中的安全可靠稳定性，金属冶炼排放口系统使用效果明显，设施简单可靠，稳定性强。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种欧冶炉全氧冶炼生产铁水的高温熔融渣铁排口，其特征在于，包括：
排口本体：所述排口本体设在炉缸侧壁并由碳砖组合形成；
排口通道：所述排口通道设在排口本体内并将排口本体远离炉缸一侧侧壁与炉缸内部连通；
浇筑料：所述浇筑料包括设在炉缸侧壁的碳化硅自流浇注料、设在排口通道端面的端面浇注料和可将排口通道密封的密封面浇注料；
中部组合砖：所述中部组合砖设于排口本体内并位于碳化硅自流浇注料和端面浇注料之间。
2.根据权利要求1所述的一种欧冶炉全氧冶炼生产铁水的高温熔融渣铁排口，其特征在于，所述排口本体顶部设有用于灌注碳化硅自流浇注料的注料口。
3.根据权利要求1所述的一种欧冶炉全氧冶炼生产铁水的高温熔融渣铁排口，其特征在于，所述排口本体远离炉缸一侧侧壁设有用于灌注密封面浇注料的浇筑通道。
4.根据权利要求3所述的一种欧冶炉全氧冶炼生产铁水的高温熔融渣铁排口，其特征在于，所述端面浇注料、密封面浇注料为硅溶胶、碳化硅、氮化硅结合。
5.根据权利要求1所述的一种欧冶炉全氧冶炼生产铁水的高温熔融渣铁排口，其特征在于，所述排口本体远离炉缸的一端设有封板，封板上设有可与排口通道连通的浇筑料管。
6.根据权利要求1所述的一种欧冶炉全氧冶炼生产铁水的高温熔融渣铁排口，其特征在于，所述浇筑通道直径为200～300mm，深度为800～1000mm，所述端面浇筑料的厚度为400～500mm。
7.一种欧冶炉全氧冶炼生产铁水的高温熔融渣铁出渣方法，其特征在于，包括使用如权利要求1～6任一所述的高温熔融渣铁排口对欧冶炉全氧冶炼生产铁水过程中的高温熔融渣铁进行排出液体渣铁工艺流程。
8.根据权利要求7所述的一种欧冶炉全氧冶炼生产铁水的高温熔融渣铁出渣方法，其特征在于，所述排出液体渣铁工艺流程中，欧冶炉气化炉出铁周期为60～90min，并采用泥炮机进行堵口，在堵口后进行预开口，预开口的深度为1～2m。
9.根据权利要求8所述的一种欧冶炉全氧冶炼生产铁水的高温熔融渣铁出渣方法，其特征在于，所述排出液体渣铁工艺流程中，堵口的同时在排口前端点火以点燃排口内冒出的燃气。
10.根据权利要求9所述的一种欧冶炉全氧冶炼生产铁水的高温熔融渣铁出渣方法，其特征在于，所述泥炮机采用两段式打泥：第一段打泥80~100L、压力120~160bar，持续时间120s；第二段打泥30~50L、压力180-200bar，堵口后保压2-3min。
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