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中间包干式料塌包问题分析及解决途径

编辑:耐火砖   浏览:   时间:2021-01-20

中包层是保证中包能正常使用的基础。中间包工作层的开发过程可分为四个阶段:无工作层阶段、隔热板阶段、涂装或喷漆阶段、干燥阶段。
 
由于中间包耐火材料内衬施工方便,热效率高,中间包周转速度快,使用寿命长,与胶泥相比,中间包工装衬可分解性好,能耗低,因此在冶金工业中广泛应用。镁材料对高铁和高碱性渣具有良好的耐腐蚀性,使用寿命长,对钢水无污染。它已逐步应用于中间包内衬,具有良好的应用效果和应用前景。但方镁石的热膨胀系数较大,且随着温度的升高而增大,对在线焙烧系统要求较高。由于烘烤系统不完善,易发生大面积坍塌和局部剥落。干料坍塌的主要原因是中温强度低、热膨胀大、透气性差。
 
1.袋塌分析。
1.1包崩现象。
中间包工作层在烘烤和使用过程中经常塌陷,如图1所示。图1左侧为在线烘烤中间包100min后长边工作层大面积坍塌,图1右侧为浇钢初期材料坍塌。
 
 
图1中间包干料坍塌。
 
1.2袋塌原因分析。
1.2.1施工原因。
中间包干料工作层脱模时,如果干料因操作不当或脱模剂涂抹不均匀而开裂,这些工序形成的缺陷会在工作层烘烤过程中形成薄弱环节,严重时会导致烘烤坍塌。
烘烤后准备浇钢的中间包工作层通常只在加热面一侧形成氧化脱碳层,强度较弱,背面形成强度较高的碳化层。但塌包中的碎件分为三层:碳化层夹在中间,背面因氧化形成脱碳层,出现两层脱碳层。主要原因是:干料施工性能不好,或者新的衬砌施工在烘烤过程中与衬砌粘结性能差,结好后形成与衬砌分离的现象;现场操作施工水平不好,中间包周转紧,有热浇包施工(衬温超过100℃)。燃烧器排列不均匀或烘烤时间过长导致工作衬在某些位置全部硬化,会导致工作衬与锅筒分离,在线烘烤过程中会形成上述夹层,导致钢包坍塌。
 
 
图2分层示意图。
 
1.2.2在线烘焙系统不完善。
中间包工作衬烘烤过程中,随着中间包温度的升高,酚醛树脂逐渐固化,固化后的树脂在200℃~800℃分解,释放出气体,同时留下固定碳,即树脂碳化形成碳网络结构。虽然气体的量没有涂层产生的水蒸气量大,但是如果温度上升过快,粘结剂分解过快,会造成大量气体聚集膨胀。此外,干料工作衬致密且振动。
因此,选择裂解速度相对平缓、残碳含量高的粘结剂,可以分解尽可能少的气体,对降低包装坍塌的风险有一定的作用。考虑到防爆性能,通过与浇注料相同的原理,引入一些能够传导空气通道的纤维,或者通过轻振动降低干料的堆积密度,使开裂产生的气体能够迅速排出,从而减轻内应力。
 
1.2.3干料的中温强度低。
低温烘烤脱模后,中间包干料工作层需吊至浇注位置继续烘烤,加热至1100℃以上方可投入使用。氧化镁烧结温度高,750~1100℃不烧结。此时干工作层的粘结强度处于较低阶段,干工作层的中低温强度是烘烤过程中袋塌的重要原因。
 
1.2.4干式料的热膨胀系数较大。
受热胀冷缩,以及氧化镁本身热膨胀的影响,干料在线烘烤到1100℃时,膨胀和应力集中释放会导致鼓包,在薄弱点形成裂纹,导致浇注后钢钻或包塌。

2.烘焙崩溃的解决方案。
2.1优化结构,减少与滚筒的偏差。
(1)施工前,用测温枪测量衬砌温度,当衬砌温度低于100℃(酚醛树脂软化点为103~106℃)时,开始施工;
(2)低温烘烤时,当干料变色厚度达到总厚度的1/3时,可关火,避免工作层因烘烤时间过长而离开滚筒;
(3)脱模时,用天车提起胎膜,防止胎膜到达指定位置。脱模时注意用力均匀,不要破坏干燥的衬体产生裂纹。

2.2优化干料方案,加强中温强度。
选用镁质干式捣打料的烧结促进剂时,粘土可以在中温下形成液相促进烧结,但由于是由各种矿物组成,没有固定的熔点,也会造成坯体体积收缩大。通过加入硼酸和玻璃粉,干捣打料的中温强度明显提高,主要是因为其熔点低,促进了材料的中温烧结。
将有机纤维引入脆性干式料中,纤维在高温下熔化,产生微孔,有利于树脂分解气体的排出,增强内衬的透气性。但纤维量不宜过多,否则抗渣性不利。

2.3调整干料配方,降低热膨胀。
酚醛树脂主要在500℃以下分解,当温度超过800℃时,原料和烧结促进剂带来的线膨胀率差异会变得明显。电熔镁砂的高温线膨胀比再燃镁砂大,再燃镁砂中有许多孔隙和杂质,可以吸收部分高温膨胀,而电熔镁砂晶粒较大,杂质较少,孔隙较小,高温直接结合,线膨胀较大。
通过优化颗粒配比和选择烧结剂,也可以在一定程度上降低干料的热膨胀。

2.4衬里和烘烤系统的倾斜度。
根据酚醛树脂的分解特性和干料的中低温强度低的特点,适当延长低温烘烤的时间,快速跨越中温烘烤阶段,使干料的工作层尽快达到烧结状态,减少火灾,快速烘烤。
对于小倾角的中间包,特别是工作层薄、包层深、窄、长的中间包,在设计衬膜和工作层膜时,需要适当加大倾角,这样干料坍塌的概率会大大降低。
考虑到新衬里的光滑表面不容易粘附到干式料上,通过将其表面处理为凹陷表面来降低干式料的塌陷风险也是有益的。

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