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中間包干式料塌包問題分析及解決途徑

編輯:耐火磚???瀏覽:???時間:2021-01-20

中包層是保證中包能正常使用的基礎。中間包工作層的開發過程可分為四個階段:無工作層階段、隔熱板階段、涂裝或噴漆階段、干燥階段。
 
由于中間包耐火材料內襯施工方便,熱效率高,中間包周轉速度快,使用壽命長,與膠泥相比,中間包工裝襯可分解性好,能耗低,因此在冶金工業中廣泛應用。鎂材料對高鐵和高堿性渣具有良好的耐腐蝕性,使用壽命長,對鋼水無污染。它已逐步應用于中間包內襯,具有良好的應用效果和應用前景。但方鎂石的熱膨脹系數較大,且隨著溫度的升高而增大,對在線焙燒系統要求較高。由于烘烤系統不完善,易發生大面積坍塌和局部剝落。干料坍塌的主要原因是中溫強度低、熱膨脹大、透氣性差。
 
1.袋塌分析。
1.1包崩現象。
中間包工作層在烘烤和使用過程中經常塌陷,如圖1所示。圖1左側為在線烘烤中間包100min后長邊工作層大面積坍塌,圖1右側為澆鋼初期材料坍塌。
 
 
圖1中間包干料坍塌。
 
1.2袋塌原因分析。
1.2.1施工原因。
中間包干料工作層脫模時,如果干料因操作不當或脫模劑涂抹不均勻而開裂,這些工序形成的缺陷會在工作層烘烤過程中形成薄弱環節,嚴重時會導致烘烤坍塌。
烘烤后準備澆鋼的中間包工作層通常只在加熱面一側形成氧化脫碳層,強度較弱,背面形成強度較高的碳化層。但塌包中的碎件分為三層:碳化層夾在中間,背面因氧化形成脫碳層,出現兩層脫碳層。主要原因是:干料施工性能不好,或者新的襯砌施工在烘烤過程中與襯砌粘結性能差,結好后形成與襯砌分離的現象;現場操作施工水平不好,中間包周轉緊,有熱澆包施工(襯溫超過100℃)。燃燒器排列不均勻或烘烤時間過長導致工作襯在某些位置全部硬化,會導致工作襯與鍋筒分離,在線烘烤過程中會形成上述夾層,導致鋼包坍塌。
 
 
圖2分層示意圖。
 
1.2.2在線烘焙系統不完善。
中間包工作襯烘烤過程中,隨著中間包溫度的升高,酚醛樹脂逐漸固化,固化后的樹脂在200℃~800℃分解,釋放出氣體,同時留下固定碳,即樹脂碳化形成碳網絡結構。雖然氣體的量沒有涂層產生的水蒸氣量大,但是如果溫度上升過快,粘結劑分解過快,會造成大量氣體聚集膨脹。此外,干料工作襯致密且振動。
因此,選擇裂解速度相對平緩、殘碳含量高的粘結劑,可以分解盡可能少的氣體,對降低包裝坍塌的風險有一定的作用??紤]到防爆性能,通過與澆注料相同的原理,引入一些能夠傳導空氣通道的纖維,或者通過輕振動降低干料的堆積密度,使開裂產生的氣體能夠迅速排出,從而減輕內應力。
 
1.2.3干料的中溫強度低。
低溫烘烤脫模后,中間包干料工作層需吊至澆注位置繼續烘烤,加熱至1100℃以上方可投入使用。氧化鎂燒結溫度高,750~1100℃不燒結。此時干工作層的粘結強度處于較低階段,干工作層的中低溫強度是烘烤過程中袋塌的重要原因。
 
1.2.4干式料的熱膨脹系數較大。
受熱脹冷縮,以及氧化鎂本身熱膨脹的影響,干料在線烘烤到1100℃時,膨脹和應力集中釋放會導致鼓包,在薄弱點形成裂紋,導致澆注后鋼鉆或包塌。

2.烘焙崩潰的解決方案。
2.1優化結構,減少與滾筒的偏差。
(1)施工前,用測溫槍測量襯砌溫度,當襯砌溫度低于100℃(酚醛樹脂軟化點為103~106℃)時,開始施工;
(2)低溫烘烤時,當干料變色厚度達到總厚度的1/3時,可關火,避免工作層因烘烤時間過長而離開滾筒;
(3)脫模時,用天車提起胎膜,防止胎膜到達指定位置。脫模時注意用力均勻,不要破壞干燥的襯體產生裂紋。

2.2優化干料方案,加強中溫強度。
選用鎂質干式搗打料的燒結促進劑時,粘土可以在中溫下形成液相促進燒結,但由于是由各種礦物組成,沒有固定的熔點,也會造成坯體體積收縮大。通過加入硼酸和玻璃粉,干搗打料的中溫強度明顯提高,主要是因為其熔點低,促進了材料的中溫燒結。
將有機纖維引入脆性干式料中,纖維在高溫下熔化,產生微孔,有利于樹脂分解氣體的排出,增強內襯的透氣性。但纖維量不宜過多,否則抗渣性不利。

2.3調整干料配方,降低熱膨脹。
酚醛樹脂主要在500℃以下分解,當溫度超過800℃時,原料和燒結促進劑帶來的線膨脹率差異會變得明顯。電熔鎂砂的高溫線膨脹比再燃鎂砂大,再燃鎂砂中有許多孔隙和雜質,可以吸收部分高溫膨脹,而電熔鎂砂晶粒較大,雜質較少,孔隙較小,高溫直接結合,線膨脹較大。
通過優化顆粒配比和選擇燒結劑,也可以在一定程度上降低干料的熱膨脹。

2.4襯里和烘烤系統的傾斜度。
根據酚醛樹脂的分解特性和干料的中低溫強度低的特點,適當延長低溫烘烤的時間,快速跨越中溫烘烤階段,使干料的工作層盡快達到燒結狀態,減少火災,快速烘烤。
對于小傾角的中間包,特別是工作層薄、包層深、窄、長的中間包,在設計襯膜和工作層膜時,需要適當加大傾角,這樣干料坍塌的概率會大大降低。
考慮到新襯里的光滑表面不容易粘附到干式料上,通過將其表面處理為凹陷表面來降低干式料的塌陷風險也是有益的。

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