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大型錳硅合金礦熱爐爐襯的砌筑 | 技術(shù)前沿
礦熱爐是鐵合金冶煉的主要設(shè)備，隨著我國鐵合金產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展和受國家對高耗能企業(yè)的宏觀調(diào)控，以及近年來礦熱爐容量大型化的發(fā)展，爐襯作為爐體的重要部分，在冶煉過程中承受高溫高熱及爐料、爐渣的機(jī)械沖刷和物理化學(xué)侵蝕。因此，合理的設(shè)計(jì)、優(yōu)良的選材、精心的砌筑是延長礦熱爐壽命的關(guān)鍵。
1、爐襯的工作環(huán)境和砌爐材料的選擇
爐襯的質(zhì)量直接影響爐齡的長短，爐襯應(yīng)具有一定的強(qiáng)度和良好的絕熱性能，不僅要承受爐料、高溫爐氣、熔融鐵水的機(jī)械沖刷和爐渣的物化侵蝕，還要保證有良好的熱震穩(wěn)定性，如果選材不當(dāng)或砌筑質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，爐襯就會(huì)加快熔化、侵蝕甚至崩裂，從而導(dǎo)致穿鐵漏爐，直接影響冶煉過程正常進(jìn)行。
所以，爐襯的砌筑需根據(jù)各部位的溫度差異和不良因素進(jìn)行耐火材料的合理選用以達(dá)到提高爐襯的綜合性能和使用壽命的目的，這是爐襯砌筑的基本原則。主要選用的材料有：石棉板、高鋁骨料、高鋁細(xì)粉、高鋁磚、炭磚、黏土磚、粗縫糊、耐火泥、澆注料、碳素膠泥等。砌筑材料標(biāo)準(zhǔn)：具有較高耐火度，一定的強(qiáng)度（特別是高溫強(qiáng)度），體積膨脹系數(shù)小，具有很高的抗熱震性；耐物理化學(xué)侵蝕性能好；保溫蓄熱性能好等；加工精度高，外形符合國家標(biāo)準(zhǔn)；各材料保持清潔，不得混有泥土、灰塵等雜物，防止受潮、損壞。
2、礦熱爐砌筑層次及選材
砌筑前合理設(shè)計(jì)圖紙，如圖所示。組織專業(yè)砌爐隊(duì)伍及工具，按要求選購各種材料。目前，大型礦熱爐爐襯的砌筑方法通常采用水冷爐壁和保溫爐襯兩種，本31.5MVA錳硅合金礦熱爐爐襯的砌筑方式采用保溫爐襯。
圖注：礦熱爐砌筑前圖紙?jiān)O(shè)計(jì)
1)絕緣層。
采用絕緣效果較好的石棉板，厚度10mm，共兩層。爐墻也一樣。
2)彈性層。
在絕緣層上面鋪60～80mm厚的高鋁骨料，爐墻絕緣層與耐火磚層預(yù)留100mm寬縫隙，填充高鋁骨料，高鋁骨料粒度范圍3～12mm。
3)爐底及爐墻環(huán)炭耐火磚層。
大型礦熱爐采用不少于10層爐底，本電爐采用12層爐底，由三種不同牌號的高鋁磚砌筑，爐底耐火磚層厚度約900mm。爐墻環(huán)炭耐火磚采用雙環(huán)砌筑，每環(huán)厚度230mm，總厚度為460mm。
4)工作層-炭磚層。
爐底炭磚共三層，自下而上，各層依次為預(yù)焙炭磚，兩層半石墨炭磚，總厚度約l 200mm，爐墻環(huán)砌炭磚為半石墨炭磚，厚度為400mm。炭磚做好防氧化措施。礦熱爐爐殼厚度30mm，內(nèi)徑12200mm，爐襯砌筑完工后爐膛深度3685mm，爐膛直徑10200mm。出鐵口爐眼下留鐵層厚度200mm，電爐共設(shè)2個(gè)出鐵口，出鐵口短溜槽長度l000mm，出鐵口夾角150°。爐底耐火磚第7層預(yù)埋4個(gè)測溫?zé)犭娕迹t底中心1個(gè)，三根電極極心正下方各1個(gè)），爐墻四周預(yù)埋6個(gè)測溫?zé)犭娕迹ōh(huán)砌耐火磚第16層水平分布3個(gè)，分別正對三根電極，第23層水平分布3個(gè)，與第16層3個(gè)垂直錯(cuò)位2m左右分布）。
整個(gè)電爐的砌筑要保證耐火材料的緊密性和爐襯整體性，足夠的彈性層可確保爐襯的熱脹冷縮性。爐底和爐墻的厚度以及均勻分布的測溫?zé)犭娕伎梢詼p小穿鐵漏爐的幾率，提高爐襯保溫蓄熱能力，在熱停爐或負(fù)荷較大時(shí)保證爐襯的熱穩(wěn)定性，確保正常冶煉。
3、爐襯砌筑
砌筑前首先對爐底進(jìn)行徹底清掃、除濕，爐底開6個(gè)小排氣孔，按照圖紙?jiān)跔t殼對應(yīng)位置計(jì)算并標(biāo)注各層，特別是爐口位置。
1)爐底耐火磚砌筑
自下而上依次是兩層石棉板的絕緣層，起絕緣隔熱作用，在絕緣層上面鋪80mm厚度的高鋁骨料作為彈性層，在爐底彈性層搗固找平后確定爐體中心線、邊線、分磚，該31.5MVA錳硅合金礦熱爐采用12層爐底耐火磚層，砌筑順序自下而上分別為：LZ-55高鋁磚7層、LZ-65高鋁磚2層、LZ-75高鋁磚3層。磚型采用G-2型（尺寸為：345mm×150mm×75mm），砌筑方法為干砌法，磚層呈十字形交錯(cuò)，每層交錯(cuò)300~45。壓住磚縫。磚縫≤2mm，每層磚縫由高鋁細(xì)粉填充。爐底耐火磚層與爐墻絕緣層預(yù)留100mm寬縫隙作為彈性層并填充高鋁骨料。爐襯干砌法水分少，利于烘爐，但是填充料孔隙度大，爐襯松散，不利于保證爐襯整體性。相比較，濕砌法用耐火泥漿砌筑磚縫，利于提高爐襯整體性，但因水分過多，烘爐期間消耗熱量較多，不利于溫度的穩(wěn)定。
2)爐墻耐火磚環(huán)砌
爐墻耐火磚采用保溫法砌筑，爐殼內(nèi)壁鋪兩層石棉板，采用高鋁磷酸鹽耐火泥漿粘貼。預(yù)留80mm左右縫隙彈性層以高鋁骨料填充，環(huán)砌磚采用高鋁磷酸鹽火泥漿濕砌，內(nèi)外兩環(huán)，選用LZ-65高鋁磚，由G-1和G-3磚型以2：1的比例為基礎(chǔ)砌筑配合弧度（G-1磚型尺寸：230mm×150mm×75mm；G-3磚型尺寸：230mm×150mm/135mm×75mm）)。環(huán)砌磚層共33層，當(dāng)環(huán)砌磚耐火磚層達(dá)到一定高度時(shí)準(zhǔn)備砌爐底炭磚。
3)爐底炭磚砌筑
炭磚廠家按照圖紙?jiān)O(shè)計(jì)制作加工，預(yù)拼裝后做好編號，現(xiàn)場按編號砌筑。爐底炭磚共三層，自下而上，先平砌兩層，然后待爐墻環(huán)砌炭磚完成后再砌第三層炭磚。每層炭磚砌筑前先清理干凈，底下均勻涂上碳素膠泥，按炭磚編號先預(yù)砌，采用寬縫（50mm）砌筑方式，相鄰炭磚之間錯(cuò)縫，各層炭磚錯(cuò)30°~45°碼放，縫隙先用木楔頂住，待炭磚全部碼放完后再微調(diào)磚縫，最后以粗縫糊填充并搗實(shí)抹平，炭磚截面尺寸為410mm×400mm，兩側(cè)各加工兩條寬60mm、深30mm的溝槽，各槽高低位置一致，以便打結(jié)粗縫糊及爐底燒結(jié)后磚縫接觸更加牢固。
4)出鐵口炭磚及爐墻炭磚環(huán)砌
出鐵口炭磚采用半石墨碳化硅磚和預(yù)焙炭塊組合磚，組合磚共四塊，各塊之間清理干凈并均勻涂抹碳素膠泥，按編號碼放砌筑，出鐵口炭磚砌筑完畢后砌筑爐墻外出鐵口短溜槽，采用LZ-65高鋁磚濕砌法。爐眼磚砌筑時(shí)需和開堵眼機(jī)調(diào)試對接良好。出鐵口炭磚兩側(cè)約750mm寬度耐火磚采用單環(huán)砌筑，約750mm×350mm×1800mm縫隙不留彈性層，采用剛玉澆注料澆注搗實(shí)。
爐底兩層炭磚砌筑完畢后要進(jìn)行爐墻炭磚的環(huán)砌，爐墻炭磚鑲嵌于爐底第二層炭磚上方。砌筑方式采用無縫砌筑，砌筑前清理干凈炭磚底部并均勻涂抹碳素膠泥，然后按編號碼放。爐墻環(huán)砌炭磚與耐火磚之間留有50mm縫隙，在內(nèi)側(cè)擺放環(huán)砌炭磚，縫隙先用木楔頂住，待環(huán)砌炭磚全部碼放完后以粗縫糊填充并搗實(shí)，環(huán)砌炭磚尺寸：l800mm×400mm/370mm×400mm，梯形截面保證環(huán)砌的弧度，兩個(gè)出鐵口將整個(gè)環(huán)砌分成兩段，環(huán)砌時(shí)應(yīng)先在出鐵口炭磚兩側(cè)按照編號碼放兩塊炭磚，每段均由出鐵口炭磚兩側(cè)向中間砌筑，直到最后中間會(huì)出現(xiàn)一處不規(guī)格尺寸的開口-合門，合門炭磚砌筑完畢后至此爐墻炭磚環(huán)砌結(jié)束。
5)爐底第三層炭磚砌筑
爐墻環(huán)砌炭磚完畢后砌爐底第三層炭磚，砌筑方法與前兩層一樣。此層炭磚按出鐵口中心線兩側(cè)對稱砌筑。第三層炭磚表面用粗縫糊鋪100mm厚度并找平。此層粗縫糊作用是保護(hù)炭磚在烘爐期間不被氧化。
6)爐墻上部耐火磚層砌筑
環(huán)砌耐火磚層上面平鋪高鋁澆注料與環(huán)砌炭磚找平后開始砌爐墻上部耐火磚，采用LZ-55高鋁磚，爐口法蘭下部1000mm部位采用PN40黏土磚，爐殼與砌體間隙填充彈性層高鋁骨料，爐口法蘭下部約600mm部位開始收口。高鋁磚與黏土磚磚型采用G-1、G-2、G-3、G-4搭配平砌(G-1磚型尺寸：230mm×150mm×75mm；G-2磚型尺寸：345mm×150mm×75mm；G-3磚型尺寸：230mm×150mm/135mm×75mm；G-4磚型尺寸：345mm×150mm/130mm×75mm)，砌法為濕砌法，用高鋁磷酸鹽火泥漿壓縫砌筑。
7)爐底、爐墻保護(hù)層砌筑
爐墻上部耐火磚砌筑完成后，砌筑爐底和爐墻保護(hù)層，爐底保護(hù)層為在100mm厚的粗縫糊上面平砌一層PN-40黏土磚，爐墻保護(hù)層為一層PN-40黏土磚，采用立砌+側(cè)砌，濕砌法，磚型為T-3型（230mm×114mm×65mm）。
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