煉鐵高爐新型節(jié)能風(fēng)口的研究及應(yīng)用.pdf

1、風(fēng)口是高爐煉鐵生產(chǎn)的關(guān)鍵部件，一旦風(fēng)口損壞或出現(xiàn)問題高爐就必須休風(fēng)停止生產(chǎn)。如果處理不及時，極易引發(fā)安全或生產(chǎn)事故，給企業(yè)的生產(chǎn)造成極大影響。所以，高爐冶煉工作者對高爐風(fēng)口的選材、制造、安全性和使用壽命等方面都極為關(guān)注。高爐冶煉時為提高爐溫、降低能耗需將空氣經(jīng)熱風(fēng)爐預(yù)熱后再進入高爐，風(fēng)口是熱風(fēng)(空氣)的必經(jīng)通道。為保證風(fēng)溫、降低熱量在風(fēng)口處的損失，節(jié)約能源，研制節(jié)能型風(fēng)口具有重要意義。 本文結(jié)合XRD、SEM、EDS、EPMA和

2、抗熱沖擊性能檢測等測試方法以及熱力學(xué)計算，對銅基原位燃燒合成陶瓷層的制備工藝及制得的銅基復(fù)合陶瓷層材料的性能進行了研究；在此基礎(chǔ)上設(shè)計和制造了高爐新型節(jié)能風(fēng)口，對風(fēng)口結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化，并將新型節(jié)能風(fēng)口在鞍鋼7號、9號、11號高爐的生產(chǎn)過程中實際應(yīng)用，取得良好的效果。 假設(shè)燃燒合成反應(yīng)在絕熱條件下進行，以CrO3為配料中的激活劑，熱力學(xué)計算得到絕熱燃燒溫度Tad=2167.98K。以Cr2O3為配料中的激活劑，熱力學(xué)計算得到絕熱燃燒

3、溫度Tad=1937.83K。根據(jù)Merzhanov等人的經(jīng)驗判據(jù)，絕熱燃燒溫度Tad＞1800K，SHS反應(yīng)引發(fā)后就能夠繼續(xù)維持，不用外界在提供能量。因此上述配料能夠保證SHS反應(yīng)進行。 采用兩種方案在銅管內(nèi)表面復(fù)合陶瓷層。一種是用原位自蔓延合成法直接在銅管的內(nèi)表面復(fù)合陶瓷層；一種是用化學(xué)鍍法在銅管內(nèi)表面鍍上一層金屬鎳，然后再采用原位自蔓延合成法在銅管內(nèi)鎳鍍層表面復(fù)合陶瓷層。 經(jīng)XRD、SEM、EDS、EPMA和抗熱沖

4、擊性能檢測等測試方法對制得的陶瓷材料進行檢測。結(jié)果表明，第一種方案所得陶瓷層主晶相為α-Al2O3，副晶相為FeO·Al2O3，陶瓷晶間還存在有少量金屬鐵單質(zhì)。第二種方案所得陶瓷層除α-Al2O3、FeO·Al2O3外還用多種雜相。陶瓷層與銅管之間結(jié)合良好，沒有明顯的裂縫存在。由于陶瓷與銅之間有相互滲透，陶瓷層與銅管之間的結(jié)合方式除機械結(jié)合之外，還有一定程度的化學(xué)結(jié)合。鍍鎳銅管與陶瓷層的結(jié)合較不鍍鎳銅管與陶瓷層的結(jié)合強，這是鍍鎳層起的作

5、用。但鍍鎳銅管復(fù)合的陶瓷層局部有微小裂紋。而不鍍鎳銅管復(fù)合的陶瓷層緩冷無裂紋，在900℃急冷至室溫，反復(fù)5次才出現(xiàn)裂紋，裂紋呈網(wǎng)狀分布。經(jīng)14次反復(fù)加熱急冷，陶瓷層才完全脫落；不鍍鎳鋼管抗熱沖擊能力較鍍鎳鋼管強。 設(shè)計了三種新型節(jié)能高爐風(fēng)口，優(yōu)化了風(fēng)口結(jié)構(gòu)。根據(jù)熱平衡進行了節(jié)能效益分析。結(jié)果表明，具有良好的節(jié)能效果。根據(jù)優(yōu)化的高爐節(jié)能風(fēng)口結(jié)構(gòu)，制備了復(fù)合銅材質(zhì)風(fēng)口，應(yīng)用原位自蔓延合成法，在銅風(fēng)口內(nèi)壁生成與銅基材結(jié)合的陶瓷層。

6、 制備出銅—陶瓷層結(jié)合的節(jié)能風(fēng)口。采用壓模結(jié)合搗固燒結(jié)的方法在銅質(zhì)風(fēng)口內(nèi)表面結(jié)合一層耐火材料，再通過原位自蔓延高溫合成法在耐火材料層表面生成陶瓷層，制備了銅—搗固耐火材料層—陶瓷層結(jié)合的高能風(fēng)口。 測試了陶瓷層的耐壓強度、體積密度、氣孔率、導(dǎo)熱率、化學(xué)成分、物相組成及表面形貌。 將制得的兩種風(fēng)口分別在鞍山鋼鐵公司7號、9號和11號高爐進行了實際應(yīng)用。實驗結(jié)果表明，這兩種風(fēng)口較單純的銅風(fēng)口具有更長的壽命和顯著的節(jié)能作用