卡尔多炉炉龄指标的长短,主要是卡尔多炉用耐火材料的损耗,卡尔多炉耐火砖最容易被冲刷、腐蚀,腐蚀区域为渣线区,即锥部与筒体连接处,底部耗损值较小。从四年多生产实践中可知,导致耐火砖损耗的原因很多,其中主要为三种。
(1)高温侵蚀。
卡尔多炉熔炼造渣需加作为熔剂,加作为还原剂,还原物料中铜的氧化物。由于纯氧烧嘴燃烧会在渣线区域产生高温区,耐火材料在高温作用下,发生严重侵蚀。
(2)局部物理机械磨损。
卡尔多炉处理的是冷态固体物料,有小铜锭、块状反射炉渣等,炉体在28度角旋转过程中,块状物料与炉内耐火砖产生摩擦加剧耐火砖消耗。
(3)炉内温度聚变。
卡尔多炉作业模式周期性,导致炉内温度急冷急热,温度变化大,易产生热应力,耐火砖易产生崩裂。
提高卡尔多炉炉龄指标的方案和主要措施
针对影响卡尔多炉炉龄指标三大因素逐条提出改进方案,通过不断摸索实践,管理创新,采取相应改进措施,具体实施对策如下。
(1)严格控制反射炉渣(倾动炉渣)尺寸,(破碎前尺寸900mm×500mm)。卡尔多炉每天处理大量反射炉渣,如大块未破碎反射炉渣加入到卡尔多炉内,既耗油又对炉内耐火砖产生很大磨损。因此,每日安排用炉口清理机进行破碎(破碎后尺寸小于100mm×100mm),保证入炉反射炉渣尺寸达到设计要求(200mm×200mm),满足生产条件。
(2)改变原来的卡尔多炉砌筑结构,增强国产耐火砖抗冲刷性能,并增长渣线高温区工作层耐火砖长度。
根据炉内耐火砖在不同区域消耗程度,改变原卡尔多炉的砌筑结构,采用辽宁营口青花专门设计电熔再结合镁砖,增加耐火砖硬度,加大提高冲刷性能,在渣线高温区耐火砖即上筒体第30~40层工作层由400mm增至450mm,从使用完成情况看,筒体与锥帽连接部分比以前使用寿命增长。
(3)根据卡尔多炉作业实际,及时调整油枪行走位移及油枪燃烧时柴油与纯氧比值。根据炉内加料批次及炉内加入物料的多少,调整油枪位移,加料软化期油枪位移80%~65%,熔炼造渣期油枪位移70%~65%,尽最大可能的提升燃油热效率,减少耐火材料的受热辐射时间。科学合理调整油枪燃烧时柴油与纯氧之间比,加料软化期氧油比2.3∶1.0,熔炼造渣期氧油比2.1∶1.0,既要考虑柴油充分燃烧,又要考虑纯氧在高温条件下对耐火砖氧化浸蚀消耗,根据不同作业时段修正氧油比作了相应调整,延长耐火砖使用寿命。
(4)科学合理调整油枪烧嘴,并对油枪烧嘴进行国产化改进使火焰燃烧更合理。科学合理调整油枪烧嘴外套与烧嘴油孔之间间隙由2mm增加到5mm,根据生产实情,将油枪烧嘴进行国产化改进,使高压油枪喷射雾状柴油与纯氧燃烧形成火焰方向更合理,减少高温火焰直接对耐火砖浸蚀,又充分使热量将物料完全熔化。
(5)严格控制出渣温度,调整造渣作业,由一次造渣作业调整为二次造渣二次放渣作业。卡尔多炉入炉原料成份复杂,含有铅、锌、镍、锡、铝、钢等金属成分,特别是反射炉渣处理量由原来每炉处理8t提高到每炉处理25t,给工艺造渣带来较大困难。如一次性烧油放渣,炉膛温度特别是渣线区域温度过高,加快了耐火砖消耗,安全生产难以保证。为此我们进行二次放渣,第一次放渣温度不需控制过高,能放出部分即可,再根据炉内物料熔化状况,再次烧油,二次倒渣。防止生产中超高温作业,加快耐火砖消耗。
(6)严格控制熔炼造渣期熔剂Fe、SiO2、CaO的配比量。精确分析各入炉物料的成分,计算熔剂的配比量,保证渣含量FeO35~40%、SiO218~20%、3~5%。使渣系趋于合理、平衡,减少对铬镁为主的碱性耐火材料化学侵蚀。
(7)坚持检测炉壳温度,跟踪分析炉砖消耗状况,并增加炉壳强制冷却坚持每炉出渣、出铜后对炉壳测温,并形成趋势曲线,分析炉砖消耗进度,指导修正工艺控制。增加杂用风冷却管对耐火砖易消耗处炉壳强制冷却降温。
(8)通过开展班组间劳动竞赛,进一步降低油单耗,优化指标。开展劳动竞赛,激发全员的创造性,改良操作方法(根据不同作业时段修正氧油比、根据作业时段修正炉内压等),优化各项经济指标,将柴油单耗进一步降低,降低耐火材料的受热辐射强度,从而延长炉龄。
(9)加强对筑炉时监督,确保筑炉质量。向筑炉提出详细的修炉要求,监督修炉的过程,认真进行验收工作,对发现的问题要求及时进行整改。
(10)根据不同作业周期,合理调整炉体旋转速度。根据卡尔多炉冶炼原理,工艺操作分为加料软化期、熔炼期、吹炼期。因不同作业周期炉内物料熔化程度不同,为减少对耐火砖冲刷,炉体旋转速度要求不同,加料软化期低速0.5~2rpm、熔炼期中速~4rpm、吹炼期高速3~5.5rpm。
(11)对新砌炉砖进行“挂渣”作业。新砌炉砖升温达到1100℃时,往炉内加入含铜为3%的小块转炉渣,进行熔化生成磁性后,对新砌耐火砖进行覆盖保护。