莱钢100吨铁水罐内衬烘烤工艺优化实践

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摘 要：由于内衬材质的改进，烘烤制度不能与之匹配，导致莱钢100吨铁水罐内衬剥落、产生裂纹等。通过优化烘烤制度，降低第一阶段最高烘烤温度和升温速度，延长第一、第二阶段保温时间，提高第三阶段最高烘烤温度和升温速度，有效降低了铁水罐内衬剥落、裂纹的几率，延长了内衬的使用寿命，节约了宝贵的耐火材料资源。

关键词：铁水罐；烘烤；优化

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.08.060

1 概述

100吨铁水罐是我厂铁水的主要周转设备，现有数量共计100个。100吨铁水罐内衬主要包括两部分：永久层和工作层。为适应生产工艺、节奏的不断变化，从2004年2×1880高炉投产起，100吨铁水罐内衬也在不断改进。其永久层原来采用粘土砖砌筑，罐腰及以上部分2层，罐底部分3层；现在逐步采用罐腰及以上部分整体浇注和全部永久层整体浇注。工作层材质先后采用过高铝质、莫来石质、硅线石质、刚玉质，乃至目前正在使用的Al2O3-SiC-C质；罐底工作层的砌筑层数也由原来的1层增加到现在的2层，砌筑厚度由270mm增加到450mm。

2 100吨铁水罐在使用过程中遇到的问题

100吨铁水罐内衬进行改进后仍然使用早期的烘烤制度进烘烤，遇到了以下问题：砌筑完成的新罐经烘烤后耐火泥浆产生不均匀收缩，部分砖缝泥浆收缩后产生较大裂纹；铁水罐在使用过程中内衬砖局部产生不均匀的裂纹、剥落，与内衬受铁水正常冲刷、侵蚀情况不同，经分析后认为是烘烤制度不合理造成的。

3 100吨铁水罐早期烘烤制度分析

100吨铁水罐早期采用的烘烤制度和烘烤曲线分别如如表1所示。

铁水罐的烘烤主要是为了除去内衬（包括工作层、永久层和耐火泥浆）中的水分。内衬中的水分包含三部分：自由水、结晶水和结构水，对应着三个烘烤阶段。

3.1 第一阶段，除去自由水

常压下，内衬加热到100～200℃，自由水可全部逸出，部分胶体水逸出的温度稍高一些，但不超过250℃。因此，第一阶段烘烤温度不应超过200℃。

由于在烘烤的过程中内衬表面和中心部分含水量不同，所以内衬的烘烤是不均匀的，不均匀的收缩会导致内部产生应力，应力超过内衬的强度就会产生变形或裂纹。为了减少局部应力的产生，在烘烤初期水分宜较慢地排出，保温时间应适当延长，早期300℃下6小时的保温时间相对较短。

3.2 第二阶段，除去结晶水

结晶水的失水温度在200～600℃之间，因此第二阶段烘烤的终点温度定在600℃是较为合理的。生产Al2O3-SiC-C砖所用原料是经过煅烧的熟料，结晶水相对较少，因此烘烤升温速度应逐渐加大。考虑到内衬厚度大，罐底570mm，罐腰280mm，保温时间仍不宜过短，早期烘烤制度的2小时保温时间过于短暂。

3.3 第三阶段，除去结构水

矿物中的结构水一般是指呈H+、OH―或H3O+的离子状态加入矿物晶格构造的。这些离子在矿物晶格中占有一定的位置，其含量一定，结合牢固，只有在600～1000℃的条件下，晶格的结构被破坏后，才能逸出。因此早期烘烤制度中最高800℃的烘烤温度是不足的。

4 改进措施

经过反复探索、验证、分析及比较，提出如下改进措施：

（1）第一阶段，降低阶段最高烘烤温度，200℃即可。升温速度上也适当降低，升温时间控制在16小时左右。保温时间由10小时延长到20小时，以确保内衬均匀干燥。

（2）第二阶段，阶段最高烘烤温度仍控制在600℃，提高升温速度到18.75℃/h，延长保温时间到8小时。

（3）第三阶段，阶段最高烘烤温度提高到1000℃。考虑到生产效益和经济性，减少煤气消耗，在确保烘烤安全的前提下，继续加大升温速度，缩短保温时间，保温4小时。

得到改进后烘烤制度如表2。

5 应用效果

改进后，新罐砖缝泥浆收缩一致性良好，裂纹明显减少。铁水罐在使用过程中，内衬裂纹、剥落现象显著改善，侵蚀均匀。烤罐过程中罐体气孔无大量蒸汽逸出，说明烘烤升温速度均匀合理。每年可减少砌筑新罐10个以上，节约耐火材料资源400吨左右。

6 结语

应用此烘烤制度能显著改善100吨铁水罐内衬裂纹、剥落现象，适应改进型内衬的烘烤要求，对于节约宝贵的耐火材料资源有着重要的意义。

参考文献：

[1]王维邦.耐火材料工艺学[M].北京：冶金工业出版社，1994.

[2]尹汝珊等.耐火材料技术问答[M].北京：冶金工业出版社，1994.

作者简介：韩鸿（1982-），男，工程师，主要从事铁水罐砌筑维护管理、铸铁机生产管理和设备管理工作。