專利名稱：一種煉鐵熔融還原氣化爐拱頂結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于冶金工業(yè)爐窯結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種煉鐵熔融還原氣化爐
拱頂結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
短流程煉鐵工藝技術(shù)由于其環(huán)保、節(jié)能、投資少等優(yōu)點(diǎn)，已成為世界煉鐵工藝先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。其中二步法熔融還原煉鐵工藝是能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的煉鐵工藝技術(shù)之一，這種煉鐵工藝的主要設(shè)備由預(yù)還原豎爐、熔融氣化爐、熱旋風(fēng)除塵器、管道系統(tǒng)及相關(guān)輔助系統(tǒng)組成。其中熔融還原氣化爐是該煉鐵工藝最關(guān)鍵的設(shè)備，從爐體結(jié)構(gòu)來看，分為拱頂區(qū)、半焦床區(qū)、爐缸及爐底四部分。鐵礦石在還原豎爐中直接被煤氣還原成海綿鐵，加入到熔融氣化爐中，煤也直接加入到熔融氣化爐中，煤燃燒產(chǎn)生的熱量用于熔化海綿鐵，生產(chǎn)液態(tài)鐵水。為了保證煉鐵時(shí)有良好的還原效果，還原煤氣溫度需要維持在85(TC左右，而在氣化爐拱頂，為了保證煤揮發(fā)份的裂解效果，拱頂溫度需要維持在105(TC左右。并且使用99. 5%的純氧與煤發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)鐵水的融熔還原。因此拱頂承受的工作環(huán)境十分苛刻。熔融還原氣化爐拱頂結(jié)構(gòu)及其耐材的應(yīng)用是制約爐子長(zhǎng)壽的關(guān)鍵因素。根據(jù)調(diào)查，南非薩爾達(dá)納、韓國(guó)浦項(xiàng)、印度金達(dá)爾的熔融還原煉鐵裝置都有類似的拱頂，但生產(chǎn)中損壞嚴(yán)重、壽命短。 南非薩爾達(dá)納、韓國(guó)浦項(xiàng)、印度金達(dá)爾的熔融還原煉鐵裝置屬于老一代熔融還原煉鐵裝置，不僅熔融氣化爐的容積小，產(chǎn)量低，而且工況及冶煉條件發(fā)生了很大變化。從國(guó)外的實(shí)際生產(chǎn)看，氣化爐拱頂結(jié)構(gòu)及耐材是影響爐子壽命、生產(chǎn)作業(yè)率的關(guān)鍵因素。[0004] 老一代熔融還原煉鐵裝置拱頂?shù)恼麄€(gè)半球都是布置有錨固件，在錨固件上再噴涂不定形耐火材料的整體結(jié)構(gòu)而成，生產(chǎn)時(shí)拱頂半球的下部侵蝕損壞非常嚴(yán)重，而上部耐火材料工作層脫落、剝落、開裂現(xiàn)象明顯，因此整個(gè)拱頂區(qū)域停產(chǎn)檢修頻率很高，修補(bǔ)后壽命也不長(zhǎng)，這說明不僅是材料配置存在問題，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理也是引起拱頂損壞的原因之一。[0005] 針對(duì)世界上類似的熔融還原氣化爐存在的問題，新一代熔融還原煉鐵裝置對(duì)氣化拱頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)及應(yīng)用的耐火材料作了優(yōu)化和改進(jìn)，使之更適合高溫、高氧、高壓冶煉條件的需要，實(shí)現(xiàn)了拱頂結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，使用性能好的目標(biāo)。熔融還原氣化爐拱頂結(jié)構(gòu)與高爐相比完全不同，形狀結(jié)構(gòu)不一樣，而且工況條件更為復(fù)雜。氣化爐拱頂溫度為IOO(TC，還含有大量的粉塵。因此，熔融還原氣化爐拱頂需要經(jīng)受高溫、高壓、含大量粉塵煤氣的沖刷、侵蝕。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于設(shè)計(jì)一種煉鐵熔融還原氣化爐拱頂結(jié)構(gòu)，通過對(duì)拱頂結(jié)構(gòu)
和材料配置技術(shù)，保證生產(chǎn)順行及氣化爐長(zhǎng)壽的目標(biāo)要求。 為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是， —種煉鐵熔融還原氣化爐拱頂結(jié)構(gòu)，其特征是，該拱頂結(jié)構(gòu)分為上部和下部，上、下部間設(shè)有過渡帶；拱頂球面上設(shè)置加煤口 、直接還原鐵加料口 、發(fā)生煤氣管道口 、安全管道和人孔口和平臺(tái)安裝孔；拱頂上部爐殼上設(shè)置短、長(zhǎng)錨固件，在鋪設(shè)的短錨固件層上噴涂輕質(zhì)保溫不定形耐火材料，作為上部永久隔熱層；長(zhǎng)錨固件穿越永久層的輕質(zhì)耐火材料，在長(zhǎng)錨固件及永久隔熱層上噴涂致密不定形耐火材料，作為上部工作層；拱頂上部形成雙層噴涂材料拱頂結(jié)構(gòu)；拱頂下部爐殼內(nèi)表面砌筑輕質(zhì)保溫磚，作為下部永久層；下部永久層上爐內(nèi)工作面砌筑高強(qiáng)重質(zhì)致密耐火磚，作為下部工作層；拱頂下部形成定形耐火磚的雙層結(jié)構(gòu)；拱頂上部噴涂不定形材料區(qū)與下部定形耐火磚區(qū)域的交界處設(shè)置環(huán)形的具有可壓縮性的陶瓷纖維墊作為膨脹縫。 由于熔融還原氣化爐拱頂與高爐爐頂結(jié)構(gòu)完全不同，而與其它熔融還原氣化爐拱頂相比，其直徑大，工況條件更為復(fù)雜。本實(shí)用新型將熔融還原氣化爐拱頂半球設(shè)計(jì)為兩個(gè)區(qū)域，配置不同的耐火材料內(nèi)襯。而現(xiàn)有技術(shù)中拱頂為一整體結(jié)構(gòu)，都采用噴涂材料施工。[0010] 拱頂半球上部為雙層噴涂材料拱頂結(jié)構(gòu)，爐殼上設(shè)置短錨固件，拱頂錨固件要求有較高的高溫抗氧化性能和高溫蠕變性能，保證在高溫及長(zhǎng)時(shí)間使用條件下不氧化變形。在鋪設(shè)的錨固件層上噴涂輕質(zhì)保溫不定形耐火材料，作為上部永久層，可以減少爐內(nèi)熱量的損失，同時(shí)又一定的絕熱作用，保護(hù)爐殼有合適的工作溫度；爐殼上設(shè)置長(zhǎng)的錨固件，穿越永久層的輕質(zhì)耐火材料，上部永久隔熱層和上部工作層錨固件保持200-300mm的間隔，且永久層與工作層錨固件錯(cuò)開布置，此時(shí)氣化爐爐頂錨固件為密集布置。再在長(zhǎng)錨固件及上部永久層上噴涂致密不定形耐火材料，作為上部工作層。這種致密不定形耐火材料添加部分耐熱鋼纖維，以增加拱頂工作層的強(qiáng)度與抗熱震穩(wěn)定性能。 拱頂半球下部為雙層砌筑耐火磚結(jié)構(gòu)。雙層砌筑耐火磚結(jié)構(gòu)減少上部雙層噴涂料的范圍，有利于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和性能的大幅度提高。因?yàn)闅饣癄t拱頂耐材在開爐和休風(fēng)時(shí)，拱頂溫度變化大，另外要經(jīng)受高溫、高壓、含大量粉塵煤氣的沖刷、侵蝕，因此拱頂工作層必須有好的抗熱震性、強(qiáng)度、韌性及耐磨的性能。這樣可以避免工作層脫落、剝落或開裂現(xiàn)象。[0012] 拱頂上部噴涂不定形材料區(qū)與下部定形耐火磚區(qū)域的該交界處設(shè)置環(huán)形的具有可壓縮性的陶瓷纖維墊作為膨脹縫，消除結(jié)構(gòu)應(yīng)力及熱態(tài)下材料的膨脹應(yīng)力，以免造成拱頂結(jié)構(gòu)性損壞。而在現(xiàn)有技術(shù)中沒有設(shè)置結(jié)構(gòu)性膨脹縫。 直接還原鐵(DRI)加料口與拱頂結(jié)合處損壞最厲害，因?yàn)楹＞d鐵從這個(gè)口進(jìn)入氣化爐內(nèi)，對(duì)下料管結(jié)合處磨損嚴(yán)重，如果還采用原來的噴涂料，強(qiáng)度明顯不夠。所以在拱頂與DRI下料管結(jié)合處，為了適應(yīng)其摩擦沖擊大，溫度高，侵蝕嚴(yán)重的問題，局部工作層采用致密高強(qiáng)澆注料。改變以往的采用噴涂耐火材料，保證拱頂結(jié)構(gòu)的完整性。[0014] 本實(shí)用新型的有益效果 本實(shí)用新型將熔融還原氣化爐拱頂分為上下兩個(gè)區(qū)域，具有不同的結(jié)構(gòu)和材料配置，分別適合不同的工作條件，能夠保持這兩部分結(jié)構(gòu)壽命的同步性，給生產(chǎn)順行帶來了有利作用。 拱頂上部采用噴涂不定形材料區(qū)域與下部采用定形材料耐火磚區(qū)域的交界處的
選擇對(duì)拱頂結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性意義重大，在該處設(shè)置環(huán)形的具有可壓縮性的陶瓷纖維墊作為膨
脹縫，消除結(jié)構(gòu)應(yīng)力及熱態(tài)下不同材料的膨脹應(yīng)力，避免了拱頂結(jié)構(gòu)性損壞。 靠近爐殼面采用輕質(zhì)噴涂料與輕質(zhì)保溫磚，減少拱頂熱量的損失，又保護(hù)了爐殼；
工作面采用了鋼纖維增強(qiáng)的致密噴涂料和高強(qiáng)重質(zhì)耐火磚，不僅符合施工的便利性，也更
好地滿足了拱頂苛刻的工作條件；在拱頂DRI下料結(jié)合處又采用致密高強(qiáng)澆注料?？朔嗽摬课荒p嚴(yán)重的問題。 本實(shí)用新型技術(shù)采用的結(jié)構(gòu)形式和材料配置能夠滿足大直徑的拱頂設(shè)計(jì)和熔融 還原氣化爐復(fù)雜的工況條件需求，而且拱頂施工方便、材料配置更為合理，很好地實(shí)現(xiàn)了各 部位壽命均衡，拱頂整體壽命延長(zhǎng)的目標(biāo)。

圖1為本實(shí)用新型熔融還原拱頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實(shí)用新型DRI加料口與拱頂結(jié)合處的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式參見圖1，本實(shí)用新型的煉鐵熔融還原氣化爐拱頂結(jié)構(gòu)，分為上部I和下部II，上、 下部間設(shè)有過渡帶；拱頂l球面上設(shè)置加煤口 16、直接還原鐵DRI加料口 15、發(fā)生煤氣管道 口 18、安全管道17、人孔口 19 ; 拱頂上部I爐殼1上設(shè)置短錨固件13、長(zhǎng)錨固件14，在鋪設(shè)的短錨固件層上噴涂 輕質(zhì)保溫不定形耐火材料7，作為上部永久隔熱層2 ;長(zhǎng)錨固件14穿越上部永久隔熱層2的 輕質(zhì)保溫不定形耐火材料7，在長(zhǎng)錨固件14及永久隔熱層2上噴涂致密不定形耐火材料8， 作為上部工作層3 ;拱頂上部形成雙層噴涂材料拱頂結(jié)構(gòu)； 拱頂下部II爐殼1內(nèi)表面砌筑輕質(zhì)保溫磚9，作為下部永久層4 ;永久層4上爐內(nèi) 工作面砌筑高強(qiáng)重質(zhì)致密耐火磚IO，作為下部工作層5 ;拱頂下部形成定形耐火磚的雙層 結(jié)構(gòu)； 拱頂上部噴涂不定形材料區(qū)與下部定形耐火磚區(qū)域的交界處設(shè)置環(huán)形的具有可 壓縮性的陶瓷纖維墊作為膨脹縫6。 拱頂上部所述的永久隔熱層2與工作層3的錨固件13、14錯(cuò)開布置。所述的上部 永久隔熱層與上部工作層錨固件保持200 300mm的間隔。所述的上部工作層致密不定形 耐火材料內(nèi)添加耐熱鋼纖維。 參見圖2，直接還原鐵DRI加料口 15與拱頂結(jié)合處的上部工作層3采用致密高強(qiáng) 澆注料11。 采用本實(shí)用新型的煉鐵爐拱頂區(qū)域使用未出現(xiàn)耐材剝落現(xiàn)象，拱頂爐殼外表面溫 度維持在120 130°C。
權(quán)利要求一種煉鐵熔融還原氣化爐拱頂結(jié)構(gòu)，其特征是，該拱頂結(jié)構(gòu)分為上部和下部，上、下部間設(shè)有過渡帶；拱頂球面上設(shè)置加煤口、直接還原鐵加料口、發(fā)生煤氣管道口、安全管道和人孔口；拱頂上部爐殼上設(shè)置短、長(zhǎng)錨固件，在鋪設(shè)的短錨固件層上噴涂輕質(zhì)保溫不定形耐火材料，作為上部永久隔熱層；長(zhǎng)錨固件穿越永久層的輕質(zhì)耐火材料，在長(zhǎng)錨固件及永久隔熱層上噴涂致密不定形耐火材料，作為上部工作層；拱頂上部形成雙層噴涂材料拱頂結(jié)構(gòu)；拱頂下部爐殼內(nèi)表面砌筑輕質(zhì)保溫磚，作為下部永久層；永久層上爐內(nèi)工作面砌筑致密耐火磚，作為下部工作層；拱頂下部形成定形耐火磚的雙層結(jié)構(gòu)；拱頂上部噴涂不定形材料區(qū)與下部定形耐火磚區(qū)域的交界處設(shè)置環(huán)形的具有可壓縮性的陶瓷纖維墊作為膨脹縫。
2. 如權(quán)利要求1所述的煉鐵熔融還原氣化爐拱頂結(jié)構(gòu)，其特征是，所述的上部永久隔 熱層與上部工作層的錨固件錯(cuò)開布置。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的煉鐵熔融還原氣化爐拱頂結(jié)構(gòu)，其特征是，所述的上部永久 隔熱層與上部工作層錨固件保持200 300mm的間隔。
4. 如權(quán)利要求1所述的煉鐵熔融還原氣化爐拱頂結(jié)構(gòu)，其特征是，直接還原鐵加料口 與拱頂結(jié)合處的上部工作層采用致密高強(qiáng)澆注料。
專利摘要一種煉鐵熔融還原氣化爐拱頂結(jié)構(gòu)，該拱頂結(jié)構(gòu)分為上部和下部，上、下部間設(shè)有過渡帶；拱頂球面上設(shè)加煤口、直接還原鐵加料口、發(fā)生煤氣管道口、安全管道、人孔口；拱頂上部爐殼上設(shè)置短、長(zhǎng)錨固件，在短錨固件層上噴涂輕質(zhì)保溫不定形耐火材料，作為上部永久隔熱層；長(zhǎng)錨固件穿越永久層的輕質(zhì)耐火材料，在長(zhǎng)錨固件及永久隔熱層上噴涂致密不定形耐火材料，作為上部工作層；拱頂下部爐殼內(nèi)表面砌筑輕質(zhì)保溫磚，作為下部永久層；下部永久層上爐內(nèi)工作面砌筑高強(qiáng)重質(zhì)致密耐火磚，作為下部工作層；拱頂上部噴涂不定形材料區(qū)與下部定形耐火磚區(qū)域的交界處設(shè)置環(huán)形的具有可壓縮性的陶瓷纖維墊作為膨脹縫。
文檔編號(hào)F27D1/04GK201438079SQ20092006971
公開日2010年4月14日 申請(qǐng)日期2009年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者吳志榮, 周海忠, 姜華, 張青, 甘菲芳, 田廣亞, 陳旭東 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司