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矿热炉用氮碳化硅炉眼砖的工艺原理、优缺点以及砌筑方式

发布日期: 2020-07-31 09:12:17    阅读量(117)    作者:魏瑞松

铁合金矿热炉炉衬基本是使用碳质炉衬为主,碳质炉衬具有非常明显的优点,但是碳质材料作为出铁口在实际应用过程中就体现出明显不足,广西铁合金公司近年来对山铁口材质不断摸索应用最终选用氮碳化硅砖作为出铁口材料,不断改变其砌筑方式及炉眼使用操作规程,取得了一定的成功。

1、氮碳化硅砖制作工艺原理及优缺点

氮碳化硅砖娃以碳化硅(SiC)为骨料,配以:工业硅粉、搅拌均匀、冲压成型,厚度要适中,不能太厚,太厚氮渗透率低,产品的性能降低,在高温下氮化烧结而成,3Si+2N2=Si3N4,该反应生产纤维状的Si3N4,将SiC颗粒紧密地结合在一起,形成二维空间网格结构,获得高的强度。同时N2把颗粒中的氧置换出来,获得很强的抗氧化性能,此产品含碳化硅70%〜75%,氮化硅18%〜25%。

此材质优点是高温下强度高,良好的热震性和抗碱侵蚀性,低的热膨胀率,良好抗氧化性,抗金属和炉渣冲刷、抗腐蚀性和气体的侵蚀性。缺点是Si3N4在蒸汽的作用下抗氧化作用下降,在800℃以上水蒸汽会分解Si3N4,高温下暴露在空气中会缩短使用寿命。另外受其结构及氮化效果影响,氮碳化硅砖厚度也受限制,目前该公司使用氮碳化硅砖厚度为150mm,炉眼砖由5块高压黏结而成,在日常使用过程中发现在温差明显区域会出现分片脱离现象。

2、氮碳化硅炉眼砖砌筑方式

该公司2011年开始引入氮碳化硅砖砌筑锰硅合金电炉,随后引入到其他炉台。在实践过程中摸索出一套适合氮碳化硅炉眼砖与普通碳砖相结合的砌筑方式,并取得了一定的成果。现将其改进过程及使用情况规列如下:

2.1氮碳化硅炉眼砖砌筑改进过程

2.1.1砌筑方式一及其使用情况

2。1。1。1氮碳化硅砖砌筑方式一

该公司402#炉2011年11月首次使用氮碳化硅砖砌筑炉眼,由于缺乏一定的实践经验,相关人员根据其相关尺寸及材质性能制定砌筑方式如图1所示。

图1 首次砌筑示意图

如图1所示,本次砌筑过程仅炉眼砖为氮碳化硅砖,其余部分为普通碳砖、黏土砖及电极糊充糊层结构。氮碳化硅砖通过石墨粉与玻璃水混合剂镶嵌至1500mm×400mm×400mm普通碳砖上,刻槽尺寸为770mm×400mm×400mm。

2.1.1.2使用过程跟踪及损耗情况

此方式砌筑炉眼共生产使用13个月,(其中包括低碳锰硅合金3个月)。

根据2012年打炉情况分析,此方式砌筑薄弱环节在炉膛内侧氮碳化硅砖与普通碳砖接缝充糊层处,同时氮碳化硅炉眼砖上方两块600mm碳砖发生移位。而氮碳化硅组合炉眼砖内侧2块侵蚀损坏严重,外侧保持良好。

2.1.2砌筑方式二及其使用情况(炉眼工艺小修)

2.1.2.1氮碳化硅砖砌筑方式二

301#炉在炉眼工艺小修受部分原因影响仅更换炉眼砖及两侧碳砖1块,具体砌筑如图2所示。

图2 砌筑方式二示意图

如图2所示,此次炉眼小修将原受损炉眼及周边炉底碳砖挖开后,利用电极糊充糊方式将氮碳化硅炉眼砖及炉墙碳砖镶嵌至炉底。其余部分与方式一几乎相近。

2.1.2.2使用过程跟踪及损耗情况

此方式砌筑炉眼,炉眼使用寿命仅为11个月,后在打炉过程中发现其损坏根本原因为氮碳化硅炉眼砖外侧密封效果较差,出铁口下方风化、氧化侵蚀严重及炉墙、炉底碳砖与氮碳化硅砖接缝处受损严重。具体如图3所示。

2.1.3改进后砌筑方式(方式三)及使用情况

2.1.3.1氮碳化硅砖改进后砌筑方式

图3炉眼砖外侧底部侵蚀情况

根据如上两种砌筑方式的使用及损耗情况改进其砌筑方式,此次砌筑主要是用氮碳化硅组合炉眼砖竖砌代替原来的两块600mm碳砖,具体如图4所示。

图4方式三砌筑示意图

如图4所示,为避免首次砌筑的薄弱环节,此砖,而炉眼周围采用异性氮碳化硅砖将原来的普通次砌筑特使用氮碳化硅组合砖代替原来的普通碳碳砖接缝延至“炉膛死料区”附近避免了渣铁冲刷及接缝膨胀系数差异带来的铁水侵蚀。

2。1。3。2使用过程跟踪及损耗情况

该公司402#403#炉均采用此方式砌筑,其中402#、403#炉使用至今(期间停炉时间约15个月),目前炉眼使用效果较好,仅炉眼上方接缝位置偶尔出现溢渣铁现象。期间根据炉眼排渣情况对其进行热封炉眼处理(402#、403#炉为6炉/日后减至3炉/日)。

此种砌筑方式,可将氮碳化硅砖与普通碳砖接缝这薄弱环节延至炉膛死料区,有效地避免了高温渣铁对充糊缝的侵蚀。炉眼内侧损耗较小,使用效果较好。同时氮碳化硅砖镶嵌至整块碳砖上、炉眼底部碳砖延伸出炉壳外侧,保证了出铁口密封效果,有效的避免了出铁口外侧氧化侵蚀。

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