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回转窑窑皮与耐火材料的“合作”关系

楼主:荣盛耐材 时间:2021-06-02 12:45:47

  窑皮是由熟料或粉尘自液相或半液相变成固体,它的主要作用有:

  一是储存热能,减少窑壳向周围的热损失,提高回转窑的热效率;

  二是充当传热介质,在窑皮暴露于空气中,与高温的空气接触时,通过辐射或者对流的方式吸收热量,当窑皮在下部与料接触时,以传导的方式传热给生料;

  三是保护耐火砖,使耐火砖不直接受高温及化学侵蚀;

  四是窑皮的表面粗糙,它可以降低粉料流动速度,延长物料在窑内反应时间。

  影响窑皮生成的主要因素

  1、火焰的温度

  火焰温度低,料所形成的液相就比较少,不易形成窑皮,火焰温度过高,会使窑皮温度高过液相的凝固温度,窑皮容易脱落。

  2、火焰的形状

  窑皮的温度受火焰形状及窑壳筒体散热等情况的影响。一般来说,太短、太急、太粗阔的火焰对窑皮的侵蚀比较历害,长火焰对窑皮较为有利,但会使窑的热量分散,对烧成不好。

  因此在操作时,一定要保持合理的火焰形状与位置,严格控制熟料的结粒,防止结大块冲刷窑皮,稳定窑内的热工制度,防止结圈,发现有大块或者是结圈要及时处理。

  3、物料的化学成分

  窑皮是由液相变成固相的过程的产物。铝质与铁质的成分比较多,液相量就多,容易形成窑皮。铝质与铁质的成分比较少,液相量少,形成窑皮比较困难。原料中铝质较多,液相的粘度大,形成窑皮比较困难,但一旦形成就比较坚固。原料中铁质原料多,液相的粘度就比较小,窑皮容易形成,但形成的窑皮也容易掉落。

  窑皮脱落与发红的原因

  荣盛耐材认为窑皮会因为温度超过本身的固态化温度而掉落,有时也会因为受热不均匀随耐火砖一起掉落,掉落的主要原因有:

  1、错误的操作程序主要是火焰的形状调整不恰当所至。当发现有掉窑皮时,在中控室可以通过查看窑壳温度去进行判断,一般窑壳的温度在200~300摄氏度左右,如果有温度过高的地方,就有可能发生掉窑皮,此时要马上要进行补救窑皮的措施,马上降低喷煤量,或改变火焰形状及位置,在现场可以利用鼓风机或压缩空气对掉窑皮的窑壳进行冷却,风机应该放在四点或者八点的位置(此处正是料流的位置),离掉窑皮的地方越近越好。

  2、料成分与喂料量不稳定或者是产量波动,导致窑温不稳定。如果喂入的料好烧时窑内温度就高,不好烧时温度就低。当料量较多时其温度就低,料量少时,多于的热就没有料来吸收。这样温度忽高忽低,造成窑皮热胀冷缩不均匀,容易导致脱落。

  窑皮的脱落对回转窑耐材的损害很大,想要回转窑耐材更持久,就更需要减少回转窑生产上的波动,包括介质、温度、产量等。


  中间包是指连铸生产过程中钢水从钢包分流到结晶器的中间储存器。它对排除钢水中的夹杂物,保持钢流的稳定和提高铸坯质量起着至关重要的作用。



  中间包工作衬有以下五种类型:

  (1)中间包衬板(俗称绝热板);

  (2)钢水直接浇注到工作衬(也称永久衬)上;

  (3)涂抹衬(亦称消耗衬);

  (4)喷涂衬(亦称消耗衬);

  (5)干性工作衬。

  类型(1)是保证进行洁净炼钢的一种有效方法,且绝热良好,但安装时劳动强度较大。

  类型(2)只能用于无需洁净炼钢的低质钢的生产,并且存在工作衬的维修费用高,清除残钢渣壳困难等缺点。

  类型(3)和类型(4)是现在广泛应用的经济有效的方法。

  类型(5)则正处于试验阶段中。

  近20年来,在世界冶金工业的实践中,中间包工作衬使用耐火砖和绝热板的比例越来越少,而采用耐火涂抹料和耐火喷涂料的比例越来越多。相比之下,由于耐火涂抹层存在不够均匀的缺点,因而发展趋势则是更多地采用耐火喷涂层。

  采用耐火喷涂层的前提是应该具备有效的喷涂设备和优质的耐火喷涂料。

  迅速发展耐火喷涂层的条件是经济效益显著,需要的投资很少,也不会对钢水产生负作用,还能方便地清除残钢渣壳。

  一、碱性耐火喷涂料应具备的条件

  中间包容量因各钢厂转炉或者电炉容量以及连铸机规格的不同而差异甚大,大者可达几十吨,小者仅有几吨。无论容量是大还是小,其工作条件却是基本相同的。都要经受1510-1580℃钢水(40-80min)乃至更长时间的浸泡,以及中间包熔渣的侵蚀作用。

  因此,中间包用碱性耐火喷涂料必须具备如下条件:

  (1)抗钢水和熔渣侵蚀的性能好;

  (2)在喷涂和烘烤过程中不爆裂,不剥落;

  (3)喷涂时不需要很大的压力和水分,物料在输送管路中流动性好,出料均匀;

  (4)同工作衬粘附性好,不回落坍塌;

  (5)保温效果好;

  (6)用后清除残钢渣壳容易方便,清除残钢渣壳时不损坏工作衬,解体性好;

  (7)不同钢水反应,或者不会引起钢水二次氧化。

  二、结合剂和添加剂

  作为中间包用碱性耐火喷涂料的结合剂,曾经应用了硅酸盐(水玻璃),磷酸盐(聚磷酸钠),硫酸镁,复合磷酸盐以及高铝水泥和矾土水泥等。

  水玻璃是中间包用碱性耐火喷涂料的传统结合剂。由于它相对比较便宜,而且来源容易,并具有结合力强的优点,因而获得了广泛应用。然而,由于它存在热包喷涂时粘附性能不理想,在高温下是以液相为媒介将材料粘结起来,喷涂层常常开裂,妨碍了其稳定使用。

  为了获得性能好的碱性耐火喷涂料,除了正确选用优质结合剂之外,还应该适当选择保水剂、增塑剂、分散剂、防爆剂、硬化剂和反散凝剂等外加剂,调节碱性耐火喷涂料的保水性能、增塑程度、分散效果、防爆能力、硬化速度和反散凝作用,以优化其综合性能。

  三、中间包的喷涂施工

  中间包喷涂层的施工,主要采用湿法或者半干法进行喷涂。

  喷射中间包耐火喷涂料的装置有两种类型:一种为适合小面积喷涂的单轴偏心泵,另一种为适合大面积喷涂的管泵。

  喷射施工时泥料要具有合适的调度,必须能顺利通过输送管路,同时还要保证进入喷枪的高压空气能将泥料分散喷出喷嘴。喷射施工所用泥料的最适宜含水量应该是既要保证泥料在管路内能顺畅流动,又要保证喷出泥料能很好附着于施工面上,并具有适宜的密度。

  喷射施工时,泥料的附着率或反弹率受到很多因素的制约。除与耐火喷涂料本身的粘塑性有关外,还与喷射操作有关。喷头喷射力、喷射角度、喷嘴与施工面距离、以及喷枪的移动速度和方位均对喷涂效果产生影响。当喷射压力及喷出速度一定时,泥料的附着率或反弹率就取决于喷嘴与被喷涂面之间的距离。喷嘴与被喷涂面之间应保持适当的距离,以便能获得较好的施工质量。

  喷枪与被喷涂面之间的夹角对反弹率的影响很大。夹角越小,反弹率越高,喷枪与被喷涂面之间成90°时反弹率最低。

  采用湿法喷涂时,则向混合料中加入20-30%的水分,并将该混合料送入雾化喷嘴进行喷涂施工。采用半干法喷涂时,则使用少量(约10%)含结合剂的水溶液,而且结合剂是在混合物流出喷嘴之前加入其中的。采用半干法施工的优点是喷涂层比较均匀,凝固速度快,干燥时间短。

  喷涂施工期间中间包的包温为50-200℃(一般为70-150℃)。可是在200-350℃条件下喷涂施工的情况也较普遍,其优点是可以利用永久衬余热来干燥喷涂层,节约能源,还可加快中间包的周转,提高效率。不过,在相对比较高的温度下施工,喷涂层有可能出现鼓泡膨胀开裂甚至坍塌脱落等缺陷。

  当喷涂泥料浆的表现粘度和屈服应力较低时,喷涂层则会产生回落缺陷。这可通过加入增塑剂和硬化剂来提高表观粘度和屈服应力,控制散凝作用等措施得到解决。

  喷涂层的使用经验表明,半干法的优点是喷涂层比较均匀,凝固迅速,干燥时间较短。采用碱性耐火喷涂料制备中间包工作衬时,能够提高工作衬的使用寿命,降低工作衬的消耗,而且容易清除报废工作衬和残钢渣壳。

  四、喷涂层的烘烤

  喷涂层的烘烤曲线主要根据喷涂层所含水分多少来确定。优质碱性耐火喷涂层在施工之后,可不加养护,能允许在2h以内升温到1000℃以上。由于防爆纤维均匀地分散在基质之中,它在烘烤过程中产生收缩作用,所以能使水分顺畅排出,保证喷涂层不爆裂。

  这样,就能与国内一些钢厂中间包数量少和中间包施工区域没有专门的养护和长时间烘烤场地等实际条件相适应,同时也能与国内一些中小型钢厂长期使用绝热板,连铸平台不具备高温烘烤设备,基本属于“冷包”承接钢水的操作条件相接近。


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