浇注5年后炉缸基本完好无侵蚀！——精冶源塑性相碳质浇注料在中阳钢铁1号高炉的应用
上传时间：2024-5-31
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近日，山西中阳钢铁有限公司（下简称中阳钢铁）1号1280m3高炉大修。该高炉是北京精冶源新材料股份有限公司（下简称精冶源）于2019年打造的全国首座整炉无碳砖高炉。 时隔5年，中阳钢铁1号高炉停炉大修，精冶源派专人跟进，实地测算高炉炉缸炉底侵蚀量，并与精冶源理论测算结果对比，发现两者误差不大。高炉炉缸除了象脚区以外，其他部位只有轻微侵蚀，象脚加厚区侵蚀速度平均11.9mm/月，且呈平缓态势。大胆预测，在炉缸冷却系统完好的前提下，该高炉炉缸理论上可以实现无限期使用。 01、炭砖替代者：塑性相碳质浇注料 随着耐材技术的不断进步，传统炭砖的局限性越来明显。为此，精冶源创造性研制出一种新型高炉浇注料——塑性相碳质浇注料，并荣获国际、国内两项发明专利。 该材料通过塑性相结合刚玉碳化硅，能够降低气孔率，提高密度与强度，同时弥散相与耐火骨料及基质复合，在外力作用下产生一定的塑性变形或沿晶界滑移，分散集中的应力和吸收裂纹尖端的应力，增强材料韧性。在高温还原气氛下，塑性相可与C、N2反应，形成抗侵蚀层，实现“自修复性能”。 权威检测数据显示，该材料导热系数、氧化率、耐压强度及铁水溶损率等重要性能指标均优于微孔炭砖。同时由于材料的高温塑性，能够避免热应力破坏，添加TiC等成分还使其具有长寿性能。 02、成功应用：首座整炉无碳砖高炉诞生 2019年4月，中阳钢铁炼铁技术人员在充分了解塑性相碳质浇注料性能后，决定采用该新材料对炉缸进行整体浇注。这也是精冶源塑性相碳质浇注料首次大规模应用于高炉抢修工程中。 本次大修，炉底炉缸所有炭砖全部清除干净，未保留残余炭砖，环碳及炉底全部采用塑性相碳质浇注料浇注。铁口区域一次浇注成型并做了加厚处理，风口区域整体浇注，风口以上部位整体内衬喷涂。在塑性相碳质浇注料的内侧浇注一层刚玉碳化硅浇注料，取代原先陶瓷杯设计。得益于塑性相碳质浇注料与刚玉碳化硅浇注料能够紧密结合，且全程无需留膨胀缝隙，可以实现高炉完整的热传导系统，有助于延长高炉炉缸一代炉役寿命。 施工周期仅8.5天，相比高炉整体砌砖，整体浇注大幅度缩短了工期，为高炉提前投产以及顺利达产创造了条件。 03、效果惊艳：炉缸5年基本无侵蚀 中阳钢铁1号高炉使用5年来，精冶源一直借助独有模型跟进测算。塑性相碳质浇注料应用2年后，炉缸侧壁侵蚀量最大为358mm，侵蚀速度为14.9mm/月，炉底侵蚀量最大为458.2mm；应用五年后，炉缸侧壁侵蚀量最大为713mm，侵蚀速度为11.9mm/月，炉底侵蚀量最大为484mm。据文献记载，一代炉役达到20.9年的千叶6号高炉，最初1年内，炉缸侵蚀速度达到了50mm/月。采用塑性相碳质浇注料大修的中阳钢铁1号高炉，其炉缸侵蚀速度远远低于文献记载速度，且呈现平缓态势，而炉底则趋于稳定。 2024年，中阳钢铁1号高炉检修，精冶源对炉缸真实侵蚀数据进行测量，测量数据如下：炉缸侧壁最大侵蚀点为标高7.4米处E点，侵蚀量为679mm（含铁口加厚345mm），剩余料量908mm。炉底最大侵蚀区中心为死料柱，侵蚀量为467mm。其炉缸内陶瓷杯壁均有剩余，未侵蚀到塑性相碳质浇注料。 通过对比，理论计算数据与实际测量结果误差范围为：±20mm，误差在可控范围之内，为精冶源在后续高炉大修后使用效果追踪上提供了宝贵的数据库，为今后采用精冶源塑性相碳质浇注料大修高炉的剩余使用寿命测算以及数据修正提供了理论依据。 实践证明，精冶源塑性相碳质浇注料性能更优异，使用寿命更长久，既可用于炉缸整体浇注，也可进行部分修补，与旧炭砖形成有机整体，建立完整高效的炉缸传热体系。相比于传统的砌砖工艺，塑性相碳质浇注工艺具有作业周期短、工艺简单、无需定制等优点，能够为钢铁厂降本增效助力。 目前，精冶源塑性相碳质浇注料已成功应用于中阳钢铁、天钢、山东闽源、峰峰合信等钢铁厂。相信未来，精冶源塑性相碳质浇注料将成为高炉修复的主流材料，深入推动钢铁行业高炉高效长寿。
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