转炉和电炉是钢铁企业炼钢系统的两种主要设备。降低炼钢系统的耐材消耗,尤其是降低这个两个装备的耐材消耗有利于延长其使用寿命,为实现高效低耗生产创造条件。
经济炉龄是转炉耐材降耗的前提
在国外,美国LTV钢铁公司通过采用溅渣护炉,使250吨转炉炉龄超过35000炉。日本钢企持不同的看法,日本认为溅渣护炉,会把渣带入钢水,影响钢的质量。因此,日本并不采用溅潭护炉技术,而采取少渣出钢。他们通过综合砌炉、提高炉衬耐火材料的质量和改善操作方法,使转炉炉龄也达到了8000炉。韩国通过实行挂渣技术、热修技术以及操作技术的改进,转炉MgO-C砖的使用寿命为4000炉,英国的转炉炉龄达到了5000炉。我国比较普遍采用了溅渣护炉技术,其溅渣护炉的转炉炉龄已经超过了25000炉次。
溅渣护炉实际上是加强转炉修补维护的一种方法。如果把轻烧癣球计入耐火材料的单耗,会导致耐火材料单耗大大增加,消耗更多的资源,吹氮气溅渣,会带走很多热量导致能耗增加或金属收得率降低。因此,对溅渣护炉进行全面分析,追求经济炉龄才是明智的选择。而目前溅潭护炉也开始降温,炼钢企业更追求实效,致力于经济炉龄。
经济炉龄是在满足冶炼工艺、生产节奏需要的同时,又使炼钢成本最低化的转炉炉龄。不同钢铁厂的实际情况不同,转炉的经济炉龄是不同的。一味追求溅渣护炉来提高使用寿命会导致炼钢成本提高并影响钢的质量。提高耐火材料质量和进一步改善操作技术可以使经济炉龄进一步提高,有助于降低耐火材料单耗。
针对采用溅渣护炉技术,溅渣料、大面修补料和出钢口的修补料仍然消耗很多的问题,我国钢铁企业应该进行下列工作:一是提高溅渣护炉料的质量。这要求溅渣料向更耐侵蚀、更耐用的方向发展。我国已经出现了采用了镁碳球替代轻烧镁球。二是在大面修补方面,应开发水系结合的镁碳质自流料。从环保和快速硬化的角度考虑,水系镁质的自流料为最好。而含水硅酸盐结合的镁质自流料性价比最低,对炼钢成本产生不利的影响。因此,应该开发水系的镁碳质自流料,在环保的同时又具有较高的使用寿命和性价比。三是提高转炉喷补料的档次,选用和开发优质喷补料。四是提高出钢口和修补料的耐侵蚀性,开发无水或低水的的喷补料及喷补方法。更换和修补出钢口要消耗很多修补料或出钢口灌浆料,所以对出钢口进行改进,可以降低耐材消耗。
从多方面着手降低电炉耐材消耗
目前,我国大电炉耐火材料单耗约为5千克/吨,炉龄在500炉次左右,其中喷补料为2千克/吨~2.5千克/吨,炉底捣打料和修补料约为1千克/吨,炉盖耐火材料为0.2千克/吨~0.5千克/吨,炉衬镁碳砖约为1千克/吨。而日本电炉用耐火材料消耗的较好水平为0.8千克/吨~2千克/吨,使用寿命也达到了10000炉次以上。
降低电炉耐火材料单耗的方法有:采用和开发优质耐火材料,采用先进的修补方法和优质修补料加强修补和维护,制定科学的维护制度,改进操作条件,延长其使用寿命等。
耐火材料质量的提高会降低其单耗。如用侵蚀速度是0.2毫米/次的耐火材料代替侵蚀速度为0.3毫米/次的耐火材料砌筑在电炉上,它的使用寿命就会提高50%,耐火材料的单耗就会降低一半。因此,提高耐火材料的性能是非常重要的。
目前我国镁碳砖理化性能指标普遍能达到国家标准,但是往往不能很好的把应用条件与制造技术结合起来。因此,提高镁碳砖的质量是非常重要的。对此,不能认为理化指标高就是高质量产品,应该把使用条件和镁碳砖制造技术结合起来。单纯追求耐火材料的理化指标容易走入误区。不符合生产的指标再高也不能得到较好的使用效果,甚至导致成本升高。
制定良好的维护和修补制度,对延长使用寿命和降低耐火材料单耗起关键作用。目前我国大电炉的修补已经成为提高其使用寿命的一个重要途径,需要进一步加强修补和维护,延长大修周期。多年前,新加坡某钢厂的电炉炉底大修周期达到了2.5年,其使用寿命在12000次以上。我国的电炉习惯于大修,炉底和炉衬砖很多只是侵蚀掉一小部分就全部更换,造成了废弃耐材的浪费。而现在,我国部分大电炉的耐火材料单耗还比较高,需要改进修补和维护模式。
确定了优良的维护和修补制度,还需要采用先进的修补方法和优质修补料。一般来讲,热修补方法有半干法喷补和离心抛补、手工贴补和投补,以及目前发展的干式喷补和喷射浇注喷补。投补、抛补和贴补使修补料的致密度低,因此耐用性较差,单耗也较高。而喷补由于颗粒料获得一定的动能促进了其致密化,但是含有较高的水,导致致密性降低、抗侵蚀性不够理想。干式喷补和浇注喷射修补因含较少的水而致密度高,材料的气孔率也很低,因此,抗侵蚀性好。有好的修补方法,没有好的材料也是不行的。这几种修补方法不同,对相应耐火材料的要求也不同,应该开发符合其各自条件的优质修补料。
总之,通过选用和开发优质耐火材料,改善操作条件,改善修补方法和维护模式,就能使转炉、电炉用耐火材料的单耗显著降低。
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