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高冶炼强度下,转炉炉衬耐材快速熔损、停炉维修时间长,怎么办?

联合荣大环保型水基大面自流料解难题

2018-02-02 14:20:00     作者:夏杰生

  “转炉炉衬前、后大面及炉底修补使用的环保型水基大面自流料和一种可对转炉两侧及底部透气砖周围定向进行修补的遥控喷注修补技术,是新形势下高效率低成本转炉炼钢生产的一大亮点。工业应用结果表明:这种大面自流料采用环保液体结合剂,不含碳及低熔点物质,材料流动性好,烧结过程无毒无烟气,烧结时间缩短,使用寿命长,与之配套采用的遥控喷注修补技术将取代传统喷补工艺,有效解决工人劳动强度大以及修补质量欠佳的问题。” 2018年1月30日,在由中国耐火材料行业协会组织有关专家,在北京主持的由北京联合荣大工程材料股份有限公司(以下简称联合荣大)完成的“环保型水基转炉大面自流料”项目的成果评价会上,联合荣大董事长章荣会对其公司研发的产品及技术作了上述介绍,受到与会专家的关注。

  ▲ 中国耐火材料行业协会秘书长徐殿利在“环保型水基转炉大面自流料”项目成果评价会上

  

  章荣会认为,为降低转炉炉衬的损毁速率,延长一代炉役寿命,钢铁和耐火材料生产企业开发了多种新材料新技术,旨在解决高冶炼强度造成的炉衬耐火材料快速熔损、停炉维修时间长等问题,达到提高设备作业率的目的。环保型水基大面自流料以及转炉遥控喷注修补技术,成为其中的典型代表。

  ▲ 联合荣大董事长章荣会在“环保型水基转炉大面自流料”项目成果评价会上向专家介绍项目研发情况

 

  评价委员会专家审阅了提交的材料,听取了联合荣大的汇报,经质询和讨论,形成意见如下:

  ◆ 提交的材料齐全、规范,符合评价要求。

  ◆ 该产品采用无机环保型结合剂,不添加沥青、树脂等有机物,烧结过程中不产生有害气体,安全环保。

  ◆ 产品采用湿式自流浇注的方式,可获得很好的高温铺展性能,添加适量超微粉,高温烧结后形成陶瓷结合,结构致密,抗氧化,耐冲刷。

  ◆ 产品经国家建构筑物质量安全监督检验中心检测,体积密度达到2.83g/cm³。经多家用户应用,现场使用无烟尘,较常规碳基大面料,烧结时间缩短50%以上,使用寿命延长2-3倍。

 

  评价委员会专家一致认为,该成果达到国内领先水平;建议尽快完成产品标准及现场使用规程的制定。

  ▲ 联合荣大徐吉龙总经理在“环保型水基转炉大面自流料”项目成果评价会上

   

  环保型水基大面自流料应运而生  

 

  章荣会分析认为,转炉炉衬在使用过程中会因为机械冲击、渣的侵蚀、高温熔损、氧化导致碳结合失效等因素的磨损,造成内衬的损毁。尤其是前大面部位,由于频繁承受废钢及铁水的冲击,损毁速度较其他部位更快,修补作业频率高,通常需要一天一次,更有甚者需要每班一次。修补料耗量巨大,吨钢成本增加;修补次数多、耗时长,影响炼钢节奏。

  章荣会剖析了传统转炉炉衬修补法的弊端:

  一是传统的大面修补料(也称黑料)及其使用方法耗材、耗时、效率低。一般业内以镁砂或镁碳砖破碎料做主要原料,使用沥青、焦油等有机物为结合剂,形成黑色的修补料,这是最普遍和消耗最大的材料。该料加入多的时候使用料斗,在加入过程中因沥青或焦油的燃烧,现场黑烟很大,工人的劳动强度较大,污染环境,危害人体健康。

  二是黑料在烧结过程中污染严重且寿命短。其所冒的黑烟是现在炼钢现场环境的主要污染源之一,加进去的料必须经过烧结以后,才可以炼钢。其烧结过程实际上就是沥青或焦油等有机物的碳化过程,沥青中的有机物很多会挥发,最终形成碳结合,为材料提供足够的强度,才可以进入冶炼状态。这种黑料在使用过程中,同时还存在以下问题:烧结时间太长,使用1吨~2吨料烧结需要60分钟~90分钟,影响生产节奏。烧结过程释放出大量有毒有害烟气,有些甚至是非常有毒有害的强致癌物。另外,焦油、沥青烧结完毕,最终会残余45%以上的碳,还夹杂着一些硫,这对钢水会造成污染。这种黑料挥发分多,材料结构疏松,不耐冲刷,使用寿命比较短。

  综上所述,业界都希望能够研制一种新的转炉修补技术,一揽子解决上述问题。

  生产中的难题,便是联合荣大研发的课题,无碳水基转炉大面自流修补料就是在此大环境下应运而生。该修补料是以高纯氧化镁为主要原料,使用无机溶液做结合剂,采用合理的颗粒级配,创新技术生成含有超微粉的分散剂、低温和高温流平剂以及黏结剂等。该材料具有以下优势:烧结过程不释放有毒烟气,绿色环保;材料烧结时间缩短至黑料的一半左右;结构致密,强度高,耐冲刷;陶瓷结合,氧化环境中结合性能不受影响;使用寿命可达黑料的3倍以上等。

  另外,这种无碳水基转炉自流修补料,可现场采用强制搅拌机进行搅拌,按要求定量加入液体结合剂,搅拌至流塑状即可出料。材料可先存在废钢斗中,然后一次性倒入炉子里面,整个加料过程中没有烟尘。

  该料在某厂130吨转炉实际使用情况表明,其累计使用寿命平均为60炉次左右,最长时达到120多炉次,是同条件下黑料寿命的好几倍,这无疑大幅度降低了补炉耐材的消耗。

  其在使用过程中最直接的优点是清洁卫生,可大大减轻环境污染,而且使用寿命长,所带来的经济效益非常显著。这对当前环保压力大的炼钢厂来说,是一大利器。

  

  转炉遥控湿法喷注修补技术锦上添花 

 

  以往,转炉的干法喷涂是采用料管和压缩空气,把料通过喷枪喷到相应的位置,在这个过程中,在枪柄的后方加入水。这种操作很难保证质量,而劳动强度很大。因此,亟须从技术角度去解决如何降低劳动强度、改善工作环境、提高工作效率、保证喷涂质量等系列难题。

  具体来说,转炉干法喷涂存在以下问题:材料结构疏松、强度低、使用寿命短;具有高反弹率(20%~30%),浪费材料;施工粉尘大。例如,某厂转炉采用干法喷涂炉顶,做顶部喷涂试验时,反弹量就非常大,而且喷上去的材料是粉料,根本不是原来设计的产品,材料的致密性、耐磨性、强度都难以满足设计要求。

  联合荣大研发出的转炉遥控湿法喷注工艺,将以往干法喷涂和混凝土湿法喷注成功的装备技术有机结合在一起。其喷注有3种方式:一是气力输送湿法喷注。在原来的干法喷涂中,干粉料要先经过一个搅拌系统,加入水分或者液体结合剂,搅拌成湿的具有流动性的混凝土,然后用气力输送出去、喷出去。其最大的问题是输送距离不能长,而且喷出去的压力非常大,存在安全方面的问题。二是柱塞泵送湿法喷注。干粉料经过搅拌,加入结合剂,用泵送的方式,输送几十米甚至上百米,垂直高度可达到100多米,送到枪头位置,枪头位置要加一股压缩空气,让材料雾化来喷到墙壁上。但是泵送的材料要有流动性,所以材料里面不能有速凝剂,这就得在枪头的地方加速凝剂,保证材料喷到墙壁以后瞬间凝结,丧失流动性。三是螺杆泵送湿法喷注。这是在建筑施工喷射砂浆中常用的技术,即螺杆泵送砂浆的方式,跟前者的原理差不多,只是泵送的设备不一样,最初这些设备都是从德国进口,现在国内也能生产。

  这种湿法喷注工艺从理论上讲可以适合所有环境,几乎所有能够进行耐火材料干喷的地方均可实现湿法喷注,例如转炉遥控喷补、钢包(热态、遥控)喷补等。该湿法喷注工艺与干法喷补不同,喷注工艺喷出的自流浇注料与基材粘接牢固,不反弹,不流淌。使用结果表明,该技术还能够改善作业环境,降低工人劳动强度,提高喷补质量,延长材料使用寿命,减少喷补频次。同时,该技术除了能满足转炉侧壁的喷注修补之外,还可以做透气砖周边的定向喷注修补。   

  这种转炉喷注系统工艺通过操纵遥控喷补车来进行喷补作业,能够遥控实现喷枪的伸缩、旋转、仰俯及左右摆动等动作。      

  总之,环保型水基转炉大面自流料是一种环保高效的转炉大面自流料,基本解决了传统大面料的各种问题,大大提高了转炉生产效率,达到了增产增效的效果。转炉喷注修补技术实现了将高性能镁质材料在转炉维护作业中由喷涂料向浇注料水平的转换,实现了喷注作业的远程控制,降低了炉前劳动强度,并延长了转炉的使用寿命。

  

  ▲ 环保型水基转炉大面自流料项目成果评价会会场 

  

  章荣会信心满满地告诉与会专家,新形势下,唯有依靠技术创新,才能保持企业生存与发展。在为用户提供更优质服务方面,耐材企业需要做出更大努力,要为用户提供更环保、更轻便、更有效的新材料、新工艺,要通过创新解决生产中存在或新产生的实际问题。很多钢厂环境恶劣,耐材企业只有在装备、材料、工艺研发工作中锐意创新,才能适应新的发展需求,才能为整个钢铁乃至冶金行业的新发展做出新的贡献。

编辑:实习生     来源:中国冶金报-中国钢铁新闻网
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