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欧冶炉关键部位用耐火材料损毁机理分析及改进措施探讨

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欧冶炉关键部位用耐火材料损毁机理分析及改进措施探讨

作者：潘墩祥武汉科技大学

学位级别：硕士

COREX(欧冶炉)是一种正在推广使用的熔融还原炼铁新工艺,由于工艺环节简单、排放的污染物含量低,逐渐受到了冶金行业的关注。国内宝钢集团新疆八一钢铁有限公司欧冶炉建成投产后,炉内大部分的耐火材料都出现了不同程度的损毁。所以,研... 详细信息

COREX(欧冶炉)是一种正在推广使用的熔融还原炼铁新工艺,由于工艺环节简单、排放的污染物含量低,逐渐受到了冶金行业的关注。国内宝钢集团新疆八一钢铁有限公司欧冶炉建成投产后,炉内大部分的耐火材料都出现了不同程度的损毁。所以,研究欧冶炉某些部位耐火材料在服役条件下的损毁行为及其损毁机理,并有的放矢选用炉衬材料,对提高炉龄和欧冶炉生产作业稳定性、降低维修成本、增加炼铁企业的利润至关重要。本论文主要研究欧冶炉竖炉中心煤气分配器(Central Gas Distributor,简写CGD)用刚玉质耐火材料、竖炉围管用氮化硅结合碳化硅质耐火材料及熔融气化炉拱顶用耐火喷涂料的损毁行为及机理,并针对性地提出了基于理论和实验室研究的有益于耐火材料长寿化的建议,研究结果表明:(1)CGD服役后的刚玉砖,受到了炉内气体的高温化学反应侵蚀和炉气中含尘气流的高速物理冲刷磨损作用。与原砖体相比,不仅受到了化学反应侵蚀,使主成分AlO含量略微的降低,有害杂质成分FeO、CaO、KO和NaO的含量明显提高,工作面处生成有少量杂质相AlCl、Al(OH)和β-AlO;而且受到物理冲刷磨损,使刚玉砖砖体表面因受到气流及气流中粉尘的物理冲刷而出现磨损破坏,骨料和基质之间的结合遭到了严重的破坏,导致耐压强度下降51.4%。若CGD管采用铬刚玉质质耐火材料,不仅因氧化铝与氧化铬的固溶烧结使其高温强度和密度得以提高,从而可以提高了对于高速气流的抗冲刷作用,同时又因含铬材料具有良好的抗化学侵蚀和低的热膨胀系数,可减少因周围环境温度波动带来热应力的破坏,还能提高工作温度下的抗化学侵蚀作用,当CrO含量超过20%时,材料使用时允许的温度波动范围超过150℃;(2)对竖炉围管用碳化硅砖与炉内气体反应的热力学模拟和动力学分析结果表明:竖炉围管用SiN-SiC耐火预制件的损毁是与还原气氛气体反应且与含尘气体冲刷的循环作用引起,从而使SiN-SiC制品表面不断磨损,最终使砖体表面形成凹谷;两块砖的砖缝处由于氮化硅含量高,因此具有较强的抗氧化性,从而使用一定时间后砖缝处的耐火材料形成了凸峰;因Sialon结合SiC质耐火材料在高温氧化时生成致密且连续的莫来石质耐火薄膜,所以其抗氧化能力明显高于SiN结合SiC质耐火材料,有望提升高温氧化后的强度,抵抗高温煤气的冲刷,提高欧冶炉围管的使用寿命;(3)熔融气化炉拱顶为整体浇注耐火材料,现用铝酸钙水泥结合的不定形耐火材料整体浇注或喷射而成。气化炉拱顶内衬铝矾土-棕刚玉喷涂料的界面热应力大于抗拉强度,可能导致其内部裂纹扩展发生断裂,服役期间热应力298.37MPa,允许的最大温差不得超过36.87℃;铝酸钙水泥水化物CAH、AH内的水分子以结晶水的形式存在,完全失水温度在1000℃以上,且当其完全失水后强度为1.58MPa,水泥结合喷涂料才会发生重新烧结,超过1250℃后强度提升至1.92 MPa,这说明了水泥结合高铝喷涂料在中温服役期间强度处于低谷,最有可能发生热剥落。若添加钢纤维的喷涂料抗热震性比未添加钢纤维的喷涂料差,强度保持率差值幅度随着热震进行从8%增加到21%,钢纤维高温热膨胀系数较大,导致了裂纹的产生发生热剥落;开发了一组以刚玉/莫来石为主要物相的耐火喷涂料,与渣接触在界面处能够生成复合尖晶石,具有良好的抗欧冶炉炉渣性能,配套嵌入水冷套管不仅可以在表面形成冷凝渣壳免受机械磨损,而且降低了服役时的实际温度提升水泥结合时的强度和减少温度波动带来的热剥落。

关键词：欧冶炉耐火材料损毁机理改进措施

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八钢欧冶炉生产工艺控制的优化

炼铁 2017年第2期36卷 60-62页

作者：邹庆峰陈若平宝钢集团新疆八一钢铁有限公司

对八钢欧冶炉与宝钢COREX-3000设计指标与实际生产指标进行了对比分析,并着重对欧冶炉生产工艺控制的优化进行了总结。欧冶炉控制优化重点围绕金属化率的提升及降硅工作进行,生产指标持续改进,熔炼率已达150t/h,最高日产量突破4000t/d,... 详细信息

对八钢欧冶炉与宝钢COREX-3000设计指标与实际生产指标进行了对比分析,并着重对欧冶炉生产工艺控制的优化进行了总结。欧冶炉控制优化重点围绕金属化率的提升及降硅工作进行,生产指标持续改进,熔炼率已达150t/h,最高日产量突破4000t/d,燃料比降至740kg/t,焦比降至475kg/t。八钢欧冶炉69天的生产试验表明,欧冶炉具备更好的资源适应性、资源共享能力和固废处置的潜力。

关键词：欧冶炉 COREX-3000 生产指标

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八钢欧冶炉碱金属及锌平衡分析

炼铁 2018年第4期37卷 61-62页

作者：王海洋张建良王广伟袁万能李涛北京市海淀区北京科技大学冶金与生态工程学院 100083 新疆八一钢铁有限公司

对八钢欧冶炉气化炉炉内的碱金属和锌分别进行了平衡计算,并分析了碱金属和锌收入项的主要来源及支出项的主要排出方式。计算结果表明:①入炉的碱金属负荷为9.56kg/t,碱金属的支出量为9.49kg/t,入炉的锌负荷为0.767kg/t,锌的支出量为0.6... 详细信息

对八钢欧冶炉气化炉炉内的碱金属和锌分别进行了平衡计算,并分析了碱金属和锌收入项的主要来源及支出项的主要排出方式。计算结果表明:①入炉的碱金属负荷为9.56kg/t,碱金属的支出量为9.49kg/t,入炉的锌负荷为0.767kg/t,锌的支出量为0.646kg/t;②碱金属主要由球团矿、返吹粉尘和烧结矿带入,由炉渣和煤气携带的粉尘排出;③入炉的锌主要由球团矿、烧结矿和返吹粉尘带入,通过污泥和粉尘排出。

关键词：欧冶炉气化炉碱金属锌收支平衡

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欧冶炉稳定经济运行生产实践

新疆钢铁 2020年第2期 38-42页

作者：季书民新疆八一钢铁股份有限公司炼铁厂乌鲁木齐830022

欧冶炉通过优化配矿结构及稳定原燃料质量、稳定燃料粒级、优化欧冶炉操作制度,提高了提高作业率,稳定了操作指标。欧冶炉各项经济技术指标不断进步,实现了稳定运行。

关键词：非高炉炼铁欧冶炉稳定顺行

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欧冶炉干法除尘运行状况浅析

新疆钢铁 2015年第4期 16-17,20页

作者：刘尚李萌宝钢集团八钢公司炼铁分公司

八钢欧冶炉顶煤气处理采用干法除尘系统,实现回收煤气物理热及节水、节电。文章对生产期间干法布袋除尘系统运行状况进行了分析。在保证良好的运行效果下,提出了对优化干法除尘操作过程中重要参数变化的认识和关注。

关键词：欧冶炉干法布袋除尘系统压差温度

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欧冶炉开炉降硅降焦比实践的对比分析

新疆钢铁 2019年第2期 44-46页

作者：田宝山新疆八一钢铁股份有限公司炼铁厂

为确保欧冶炉生产系统的平稳运行,欧冶炉开炉后必须实现快速降硅、降焦比。,2019年欧冶炉开炉炉内采取了快速以煤代焦,竖炉引煤气,调整燃料结构等措施,实现了3天内铁水硅素降至2%以内的目标,焦比在开炉当月达到120kg/t水平。

关键词：欧冶炉金属化率焦比低硅

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欧冶炉风口配加压缩空气实践

新疆钢铁 2015年第4期 21-22,25页

作者：刘鹏南陈若平宝钢集团八钢公司炼铁分公司

欧冶炉炼铁工艺需要配加氮气降低风口理论燃烧温度,但氮气制造成本较高。文章介绍了为降低欧冶炉生产成本用压缩空气替代风口的氮气和氧气的实践。

关键词：欧冶炉风口压缩空气

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欧冶炉喷吹煤粉用污泥替代兰炭技术实践

新疆钢铁 2023年第1期 5-6,13页

作者：张勇贺志忠新疆八一钢铁股份有限公司炼铁厂新疆乌鲁木齐830022

欧冶炉污泥为欧冶炉炼铁过程中产生的固废副产品,其中碳、铁元素含量高,同时含有较高的炼铁有害元素,如锌等。通常需经过脱碳、脱锌等多道工序加工,才能够成为烧结原料,被再次循环利用。八钢欧冶炉工艺技术人员开拓思路,进行工艺创新,... 详细信息

欧冶炉污泥为欧冶炉炼铁过程中产生的固废副产品,其中碳、铁元素含量高,同时含有较高的炼铁有害元素,如锌等。通常需经过脱碳、脱锌等多道工序加工,才能够成为烧结原料,被再次循环利用。八钢欧冶炉工艺技术人员开拓思路,进行工艺创新,将欧冶炉工艺应用在欧冶炉喷吹煤粉中,可充分利用污泥中30%含碳量,以此替代煤粉中的兰炭配比,实现利用欧冶炉系统循环处理工艺来处理厂内堆存的污泥。通过在喷吹煤粉中配加污泥,逐步替代兰炭,利用欧冶炉拱顶区域高温特性(1050~1100℃),实现污泥中碳的再循环利用。通过此项技术攻关,可实现降低欧冶炉燃料比、减少碳排放的目的。

关键词：欧冶炉煤粉喷吹兰炭

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欧冶炉绿色炼铁生产实践

欧冶炉绿色炼铁生产实践