礦熱爐“冷凝”爐襯技術的研究方向
礦熱爐“冷凝”爐襯與高爐爐襯的長壽理念類似,都是通過凝固殼來實現爐襯的自保護,所以借鑒高爐爐襯長壽技術發展礦熱爐“冷凝”爐襯技術是通常的思路,而生產實踐表明,礦熱爐“冷凝”爐襯有其自身的特殊性,表述如下:
1)在礦熱爐的爐缸部分,鐵水和爐渣交替存在。在出鐵之后,爐渣和爐料下沉占據爐缸。由于爐殼的冷卻作用,爐渣凝固于爐襯內表面形成冷凝殼。隨著冶煉的進行,鐵水液面上升,充滿爐缸并侵蝕掉部分凝固渣殼。當鐵水排除后,凝固渣殼會由于冷卻的作用變厚,這一過程是“自保護”層厚度的動態變化過程。因此,礦熱爐爐缸的熱平衡不同于高爐,高爐是鐵水長期存在于爐缸,爐缸傳熱模型可近似為穩態,監測高爐爐襯通常將1150℃等溫線作為侵蝕邊界,即以此為依據,而監測礦熱爐“冷凝”爐襯以鐵水凝固溫度的等溫線作為侵蝕邊界是否合適,尚需進一步探討。
2)埋設在“冷凝”爐襯之中的熱電偶存在測溫不準的技術障礙。國外文獻報道的礦熱爐“冷凝”爐襯也采取熱電偶測溫的方法進行監測,然而國內廠家的實際情況是熱電偶的溫度值不穩定,嚴重時波動范圍在50-100℃之間。這主要是由于礦熱爐電極的交變磁場產生的電勢與熱電偶的熱電勢疊加所致,而高爐爐襯測溫中則不存在該現象,這給礦熱爐爐襯侵蝕監測帶來巨大障礙。因此,熱電偶的抗干擾技術應受到鐵合金工程技術和科研人員的重視。
3)針對不同鐵合金產品提出相應的爐襯砌筑材料和結構設計。高爐長壽爐襯主要以炭質材料作為爐襯的主體,冶煉錳鐵的“冷凝”爐襯也是以炭磚為主體,而冶煉鎳鐵的“冷凝”爐襯則是由鎂磚、高鋁磚和鎂鉻磚所組成。冶煉低碳的鐵合金產品是否都應避免使用炭磚砌筑爐襯需進行深入研究,為冶煉不同鐵合金產品搭配不同爐襯結構提供理論依據。
4)結合礦熱爐冶煉特性和熱電偶數據構建監測爐襯侵蝕的相關數學模型。在利用熱電偶測溫監測高爐爐襯的眾多計算方法中,常見的是求實測溫度和計算溫度之間差的榮盛耐材小平方,達到優化過程收斂。除監測模型之外,需考慮出渣出鐵的變化情況、焦炭的孔隙度、煤氣氣壓的下降、死料柱的狀態和鐵水的流動狀態等來驗證模型的正確性。礦熱爐可結合自身特點,根據礦熱爐入爐功率和爐料的化學反應熱等驗證爐襯監測模型。國內已有部分研究人員針對該特性進行了一些其他方面的探索。