萊鋼100噸鐵水罐內襯烘烤工藝優化實踐

摘 要：由于內襯材質的改進，烘烤制度不能與之匹配，導致萊鋼100噸鐵水罐內襯剝落、產生裂紋等。通過優化烘烤制度，降低第一階段最高烘烤溫度和升溫速度，延長第一、第二階段保溫時間，提高第三階段最高烘烤溫度和升溫速度，有效降低了鐵水罐內襯剝落、裂紋的幾率，延長了內襯的使用壽命，節約了寶貴的耐火材料資源。

關鍵詞：鐵水罐；烘烤；優化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.060

1 概述

100噸鐵水罐是我廠鐵水的主要周轉設備，現有數量共計100個。100噸鐵水罐內襯主要包括兩部分：永久層和工作層。為適應生產工藝、節奏的不斷變化，從2004年2×1880高爐投產起，100噸鐵水罐內襯也在不斷改進。其永久層原來采用粘土磚砌筑，罐腰及以上部分2層，罐底部分3層；現在逐步采用罐腰及以上部分整體澆注和全部永久層整體澆注。工作層材質先后采用過高鋁質、莫來石質、硅線石質、剛玉質，乃至目前正在使用的Al2O3-SiC-C質；罐底工作層的砌筑層數也由原來的1層增加到現在的2層，砌筑厚度由270mm增加到450mm。

2 100噸鐵水罐在使用過程中遇到的問題

100噸鐵水罐內襯進行改進后仍然使用早期的烘烤制度進烘烤，遇到了以下問題：砌筑完成的新罐經烘烤后耐火泥漿產生不均勻收縮，部分磚縫泥漿收縮后產生較大裂紋；鐵水罐在使用過程中內襯磚局部產生不均勻的裂紋、剝落，與內襯受鐵水正常沖刷、侵蝕情況不同，經分析后認為是烘烤制度不合理造成的。

3 100噸鐵水罐早期烘烤制度分析

100噸鐵水罐早期采用的烘烤制度和烘烤曲線分別如如表1所示。

鐵水罐的烘烤主要是為了除去內襯（包括工作層、永久層和耐火泥漿）中的水分。內襯中的水分包含三部分：自由水、結晶水和結構水，對應著三個烘烤階段。

3.1 第一階段，除去自由水

常壓下，內襯加熱到100～200℃，自由水可全部逸出，部分膠體水逸出的溫度稍高一些，但不超過250℃。因此，第一階段烘烤溫度不應超過200℃。

由于在烘烤的過程中內襯表面和中心部分含水量不同，所以內襯的烘烤是不均勻的，不均勻的收縮會導致內部產生應力，應力超過內襯的強度就會產生變形或裂紋。為了減少局部應力的產生，在烘烤初期水分宜較慢地排出，保溫時間應適當延長，早期300℃下6小時的保溫時間相對較短。

3.2 第二階段，除去結晶水

結晶水的失水溫度在200～600℃之間，因此第二階段烘烤的終點溫度定在600℃是較為合理的。生產Al2O3-SiC-C磚所用原料是經過煅燒的熟料，結晶水相對較少，因此烘烤升溫速度應逐漸加大。考慮到內襯厚度大，罐底570mm，罐腰280mm，保溫時間仍不宜過短，早期烘烤制度的2小時保溫時間過于短暫。

3.3 第三階段，除去結構水

礦物中的結構水一般是指呈H+、OH—或H3O+的離子狀態加入礦物晶格構造的。這些離子在礦物晶格中占有一定的位置，其含量一定，結合牢固，只有在600～1000℃的條件下，晶格的結構被破壞后，才能逸出。因此早期烘烤制度中最高800℃的烘烤溫度是不足的。

4 改進措施

經過反復探索、驗證、分析及比較，提出如下改進措施：

（1）第一階段，降低階段最高烘烤溫度，200℃即可。升溫速度上也適當降低，升溫時間控制在16小時左右。保溫時間由10小時延長到20小時，以確保內襯均勻干燥。

（2）第二階段，階段最高烘烤溫度仍控制在600℃，提高升溫速度到18.75℃/h，延長保溫時間到8小時。

（3）第三階段，階段最高烘烤溫度提高到1000℃。考慮到生產效益和經濟性，減少煤氣消耗，在確保烘烤安全的前提下，繼續加大升溫速度，縮短保溫時間，保溫4小時。

得到改進后烘烤制度如表2。

5 應用效果

改進后，新罐磚縫泥漿收縮一致性良好，裂紋明顯減少。鐵水罐在使用過程中，內襯裂紋、剝落現象顯著改善，侵蝕均勻。烤罐過程中罐體氣孔無大量蒸汽逸出，說明烘烤升溫速度均勻合理。每年可減少砌筑新罐10個以上，節約耐火材料資源400噸左右。

6 結語

應用此烘烤制度能顯著改善100噸鐵水罐內襯裂紋、剝落現象，適應改進型內襯的烘烤要求，對于節約寶貴的耐火材料資源有著重要的意義。

參考文獻：

[1]王維邦.耐火材料工藝學[M].北京：冶金工業出版社，1994.

[2]尹汝珊等.耐火材料技術問答[M].北京：冶金工業出版社，1994.

作者簡介：韓鴻（1982-），男，工程師，主要從事鐵水罐砌筑維護管理、鑄鐵機生產管理和設備管理工作。