耐火喷涂料在国内外氧气转炉的应用
发布日期： 2018-05-21 09:46:36 阅读量（566） 作者：目前，国内外的氧气转炉普遍采用耐火喷涂料喷补技术。它是提高转炉炉龄的一项重要辅助措施。喷补方法有湿法、干法和火焰法3种。其耐火喷涂料是由碱性耐火材料、化学结合剂和增塑剂组成，有时还掺加发热剂等外加剂，以提高粘结性和烧结性。
碱性耐火材料主要有镁铬质、镁质、白云石质和镁白云石质等，后3种材料应用较多。配制耐火喷涂料时的最大粒径一般为3mm，有时也采用5mm的，粗细颗粒要充分调整，细粉是关键，最好超细粉。
化学结合剂主要有硅酸钠、磷酸盐、铬酸盐、硫酸盐和各种镁盐，最常用的为前两种，而磷酸盐配制的喷涂料使用效果最好。另外，改性酚醛树脂、羧甲基纤维素、羧基乙烯和丙烯酸钠等物质，也可作为耐火喷涂料的结合剂。增塑剂能提高耐火喷涂料的塑性和触变性，减少回弹损失，有助于在高温下形成良好的喷补层，延长使用寿命。
日本氧气转炉用耐火喷涂料主要采用镁白云石或镁砂作原料，用聚磷酸盐类材料作结合剂，同时加入3%~5%的消石灰，以便形成磷酸钙盐等高熔点物质，提高喷补层的高温性能。该类喷涂料的主要化学成分为：MgO80%~86%。其中CaO含量近来又有所提高。高温抗折强度为0.28~1MPa，高温附着强度为0.15~1.1MPa，因此它与炉衬砖的粘结性能良好，也很少发生热剥落现象。表1为日本转炉用喷涂料的性能。从表中可以看出，喷涂料的化学成分与转炉砖的基本相同，但颗粒较小。这样便于风动输送，喷补时与衬砖的粘结好，回弹损失小。
表1日本转炉用喷涂料的性能
美国钢铁公司转炉用镁质耐火喷涂料的性能如下：MgO83.5%，CaO4.0%，Al2O30.4%，Fe2O31.1%，SiO26.6%，Na2O2.7%，P2O51.0%;颗粒组成为4.7~0.84mm的占51%,0.84~0.177mm的占22%，小于0.177mm的占27%。
英国氧气转炉用耐火喷涂料的配比如下：镁砂50%，铬矿砂44.4%，膨润土1.3%，转炉灰1.0%，聚磷酸钠3.2%，外加水20~30%。
氧气转炉炉衬喷补能提高炉龄，同时也带来破坏原砖衬的副作用，但大多数国家的实践证明，利大于弊。在一般情况下，局部喷补可使炉衬寿命延长10%~26%;按计划进行预防性喷补时，能提高炉龄40%~60%。喷涂料消耗量与炉衬寿命延长率的关系如图1-2-23所示。从图中可以看出，随着耐火喷涂料单位消耗量的增加，氧气转炉炉衬的寿命也逐渐提高。
图1喷涂料消耗量与炉衬寿命延长率的关系
湿法和干法喷补应用较多，火焰喷补法对炉衬无损伤，很有发展前途。其耐火喷涂料是由65~70%的镁砂、5~35%的焦末或无烟煤粉和5~20%的铝粉组成的。火焰喷补装置所用的喷枪，能上下移动或旋转，对整个炉衬或局部炉衬均可进行喷补。耐火喷涂料采用氧气输送，喷出后的氧气与喷涂料混合，并能使料中的可燃物充分燃烧，从而将耐火材料加热至塑性状态，喷射到炉衬上，形成牢固的粘结层。
图2为转炉直立时的火焰喷补装置。
该喷补装置的技术性能和工艺参数如下：喷枪长度13.5m，外径194mm喷孔数为12个，喷枪输料管内径为50mm，喷出量一般为500kg/min，氧气消耗量约为300m3/min，喷补时间每次约为4min。
图2 转炉直立时的火焰喷补装置示意图
1—喷枪;2—回转机构;3—喷补机本体;4—喷涂料入口;5、6—分别为氧气和冷却水的入口;7—冷却水出口;8—氧枪;9—转炉;10—喷补层;11—烟罩
但喷补过多的耐火材料并不是很经济的。国内外氧气转炉炼钢厂普遍根据本厂的具体情况，以增加产量、提高质量和降低消耗为中心，着重研究了经济炉龄的问题。图3为转炉炉龄与炉衬材料费用的关系。从图中可以看出，该炉的经济炉龄为4000多炉次，炉衬材料总费用最低。炉龄再高，耐火喷涂料费用增加，总费用也提高;反之，衬砖费用提高，也将使总费用提高。经济炉龄是由各种费用综合后的最低消耗来决定的。为获得最佳的技术经济效果，适当地减薄转炉炉衬厚度或扩大价格低廉的碱性砖用量也是可行的。而从耐火材料单耗的构成上看，耐火喷涂料的比例显著降低，仅占总消耗的三分之一左右，这样不但可以节省人力和耐火材料，也可以增加炼钢时间，虽然炉龄不是很高，但总的成本是比较低的。
图3 转炉炉龄与炉衬材料费用的关系
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