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                解決方案

                步進式加熱爐用耐火澆注料粘渣問題分析及材質新標準的研究
                 

                摘要:為了提高熱軋高溫步進式加熱爐的使用壽命,對加熱爐爐墻、立柱、圍堤、爐底所用的澆注料、搗打料的性能進行了分析,發現不少品種耐火材料的荷軟溫度都小于1380℃的最高加熱溫度,有些甚至低于1300℃,因此,造成立柱及圍堤粘渣嚴重,針對加熱爐用耐火材料不能適應工藝要求的特點,在所訂的標準中將耐火材料變形量0.6%的荷軟溫度提高到1400℃以上,對耐火材料的性能提出了相應的要求,以減少爐襯的粘渣。

                 步進梁式的軋鋼加熱爐用耐火材料一般為澆注料、可塑料居多、爐頂采用吊掛結構,使用錨固磚加可塑料,在靠近爐殼鋼板的部位使用絕熱耐火材料,如輕質隔熱磚、硅鈣板、纖維氈等材料、如某步進梁式加熱爐加熱寬500~1600mm、長8000~10000mm的板坯,從20℃連續加熱到1250℃,生產能力只有270t/h。從類似的加熱爐用耐火材料要求看:耐火材料行業標準只有軋鋼加熱爐永澆注料標準GB/T  22590-2008規定了軋鋼加熱爐爐溫區、中溫區、高溫區及水冷管部位的工作襯和隔熱用耐火澆注料的理化性能。工作襯的要求從化學成分看,只限定氧化鋁含量:物理性能涉及體積密度、強度、加熱永久線變化和抗熱震性,使用溫度分1300、1350、1400℃及1450℃共4個等級。隔熱襯用耐火澆注料的物理性能設計體積密度、強度、加熱永久線變化和導熱系數,對應不同體積密度的材料使用溫度分700、800、1000、1100℃及1200℃共5個等級。按照這個標準,ZJ-65、ZJS-65及ZJ-703材質的工作襯均可滿足1400℃以上使用溫度的要求,武鋼有數座使用溫度可達1380℃的高溫步進梁式加熱爐,在使用中,經常由于粘渣,每生產上萬噸鋼就必須清理粘渣、檢修,耗時長、成本高。為了分析產生問題的原因,了解耐火材料的性能,對同加熱爐內使用的耐火材料情況進行了調查,分析了各部位爐襯材料的性能,并相應制定了企業標準。

                1:不同部位耐火材料的性能及使用狀況

                熱軋高溫步進式加熱爐所用耐火材料必須考慮其性能要適應生產的高溫要求,如立柱、步進梁、底部所用耐火澆注料與爐墻、爐頂使用的可塑料,都直接接觸高溫使用環境,另外還有大量的含氧化鐵渣的黏附和侵蝕,因此與普通的加熱爐應該有所區別。武鋼高溫步進式加熱爐所用的幾種耐火材料的化學成分如下表1.

                加熱爐幾種耐火材料的化學組成

                1.1 立柱與步進梁用耐火材料分析

                步進梁與立柱粘渣嚴重,其用澆注料性能如表2.從表2看,變形量0.6%時立柱與步進梁澆注料的荷重軟化溫度為1319℃,而變形量達到2%時僅為1342℃,這溫度區間很狹窄,變形量卻很大,如此性能,會造成立柱表面發軟,且澆注料內液相物質增加,易粘結鋼坯上落下的氧化鐵皮,也易于氧化鐵皮反應形成粘稠的掛渣物。從結構分析看,表面掛渣中含量高,估計是氧化鐵與耐火材料的侵蝕反應有關,含氧化鋁的氧化鐵固熔物黏度增加,容易粘渣。

                立柱水梁用低水泥高鋁澆注料LZ性能指標

                1.1 爐墻與爐底用耐火材料分析

                爐墻出現變形,中間縮窄,底部變寬,容易出現開裂:爐底出現大量的氧化鐵渣堆積,影響生產。其所用澆注料、搗打料的性能如表3.

                變形量0.6% 時爐墻、爐底搗打料的荷重軟化溫度為1213℃,變形量2% 時僅為1392℃,同樣會造成爐墻、爐底的粘渣,變形0.6時爐底澆注料的荷重軟化溫度為1324℃,變形量2%時僅為1352℃,如果變形增加,對于爐窯的安全使用不利,變形量0.6%時爐底使用的鎂鉻澆注料的荷重軟化溫度為1239℃,變形量2%時僅為1451℃,荷重軟化溫度有所增加,因此墊補鎂鉻澆注料利于保護爐底、爐墻,對于爐窯的安全使用有利,變形量0.6%的荷重軟化文有待進一步提高,以控制液相量,減少爐渣黏附。

                表3 爐墻爐底搗打料LD性能指標

                爐墻爐底搗打料指標

                從耐火材料的使用及破損的情況分析看,耐火材料設計單位并不清楚高溫加熱爐所需要的耐火材料性能的變化與要求,它們一般關注如抗壓強度、抗折強度、體積密度、高溫燒后線變化率等性能。但從荷重軟化溫度等關鍵性能指標看,耐火材料檔次低,爐窯容易粘渣。因此需要根據用戶的工藝特征改變爐窯耐火材料的選材依據:否則,被動的使用耐火材料生產商提供的材料,難以使用高溫鋼生產的要求

                2 高溫加熱爐用耐火材料標準的制定

                2.1 熱軋高溫加熱爐用高鋁質耐火澆注料標準

                熱軋高溫加熱爐用高鋁質耐火澆注料按使用部位分為 水粱、立柱用高鋁質耐火澆注料和爐底用高鋁質耐火澆注料。水粱、立柱用高鋁質耐火澆注料牌號為SJ-65C、SJ-70H:爐底用高鋁質耐火澆注料牌號為LJ-85C 、LJ-85H。其中S、L、J分別為水粱、爐底、澆注料第1個字的漢語拼音首字母:SJ、LJ后面的數字表示產品的AL2O3含量。數字后面字母H表示有特定要求的材質,C表示普通材質要求。水粱、立柱、爐底用高鋁質耐火澆注料的性能應符合表5和表6的規定

                表5 水粱、立柱用高鋁質耐火澆注料性能指標

                水粱 立柱用高鋁澆注料性能指標

                表6爐底用高鋁質耐火澆注料性能指標

                2.2 熱軋高溫加熱爐用鎂鉻質耐火澆注料標準

                熱軋高溫加熱爐用鎂鉻質耐火澆注料牌號分為 JMG-72C 、JMG-72H。其中J為澆注料第1個字的漢語拼音首字母,M、G為鎂鉻的漢語拼音首字母:JMG后面的數字表示產品的MgO含量。數字后面字母H表示有特定要求的材質,C表示普通材質要求。熱軋高溫加熱爐用鎂鉻質耐火澆注料的性能應符合表7

                表7軋鋼加熱爐用鎂鉻耐火澆注料性能指標

                結束語:(1) 針對生產高溫鋼用的步進梁式加熱爐用耐火材料不能適應工藝要求的特點,分析了所用耐火澆注料的性能,其在變形量0.6% 、2%的荷軟溫度普遍低于加熱溫度,因此引起粘渣的可能性增加。建議變形量為0.6%的荷軟溫度提高到1400℃以上,變形量2%的荷軟溫度提高到1500℃以上,以減少爐襯的粘渣。

                (2)針對步進梁式加熱爐的特殊加熱溫度需求,有針對性地建立了步進梁式加熱爐用耐火澆注料的企業標準,通過建立適應高溫鋼生產的企業標準,可以適當價格,按照標準優質選擇耐火材料,以推進熱軋廠生產的技術進步,減少爐襯檢修次數,降低生產成本

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