一種氮?dú)獗Ｗo(hù)鐵溝及其氮?dú)獗Ｗo(hù)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種氮?dú)獗Ｗo(hù)鐵溝及其氮?dú)獗Ｗo(hù)方法，鐵溝包括鐵溝主體和管道注氣裝置，所述管道注氣裝置包括輸氣管道、輸氣管道固定機(jī)構(gòu)以及氣體導(dǎo)向機(jī)構(gòu)；其中：所述鐵溝主體與高爐爐殼相連接，所述鐵溝主體的溝壁兩側(cè)沿溝長方向分別布置有所述輸氣管道；所述輸氣管道靠近出鐵口端設(shè)有進(jìn)氣管，所述輸氣管道上設(shè)有氣幕形成部；所述輸氣管道通過所述輸氣管道固定機(jī)構(gòu)與所述鐵溝主體和所述高爐爐殼分別相連接，每個(gè)所述輸氣管道上設(shè)有所述氣體導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。引入氮?dú)飧綦x保護(hù)技術(shù)，通過全部采用管道吹氣方式或者全部采用向溝蓋內(nèi)引入氮?dú)夥绞交蛘卟捎霉艿来禋夂蜏仙w內(nèi)通氣相組合的方式實(shí)現(xiàn)對鐵溝耐火材料的保護(hù)。
【專利說明】一種氮?dú)獗Ｗo(hù)鐵溝及其氮?dú)獗Ｗo(hù)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鐵溝耐火材料的長壽技術(shù)，具體涉及一種氮?dú)獗Ｗo(hù)鐵溝及其氮?dú)獗Ｗo(hù)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]鐵溝耐火材料(一般為Al2O3-SiC-C質(zhì))在使用過程中的侵蝕破壞機(jī)理首先是材料表層的C被空氣中的O2氧化，導(dǎo)致材料的抗渣滲透能力明顯下降。由于渣與碳不潤濕，碳是很好的防渣滲透物質(zhì)，但是碳在高溫下很容易氧化，一旦被氧化，熔渣就非常容易滲透進(jìn)耐火澆注料中。因此鐵溝耐火材料的侵蝕不僅僅是鐵溝中的熔渣與表面的耐火材料反應(yīng)，同時(shí)熔渣也會(huì)滲透進(jìn)耐火材料中，在一定深度范圍內(nèi)與耐火材料組分發(fā)生反應(yīng)形成低熔點(diǎn)的物質(zhì)，導(dǎo)致對耐火材料的侵蝕。
[0003]在實(shí)際工程中，往往是通過向澆注料中添加如金屬硅、氮化硅、碳化硼等在內(nèi)的抗氧化劑來阻止耐火材料中碳的氧化，如目前采用如下幾種措施來改善鐵溝所使用的耐火材料的抗侵蝕性能:
[0004]第一種:在原有的Al2O3-SiC-C質(zhì)鐵溝澆注料基礎(chǔ)上添加一定量的Si3N4和金屬Si，利用原位反應(yīng)機(jī)理，得到Sialon(塞隆)結(jié)合Al2O3-SiC-C質(zhì)鐵溝澆注料。其抗渣機(jī)理為:首先添加的Si3N4、Si與Al2O3發(fā)生原位反應(yīng)生成Sialon，使材料內(nèi)部結(jié)合更加緊密，并且生成的Sialon活性較高，氧化放出氣體，阻止熔渣的滲入；其次，Sialon向熔渣中溶解，使熔渣成為含N的高硅玻璃，粘度增大；此外，Al2O3與熔渣的MgO反應(yīng)生成MgAl2O4,形成阻擋層，一定程度上增強(qiáng)了 Al2O3-SiC-C質(zhì)澆注料抗?jié)B透及侵蝕性能。
[0005]第二種:通過對比不同碳源(如焦炭、球狀浙青、炭黑等)的Al2O3-SiC-C質(zhì)鐵溝澆注料顯氣孔率、抗折和抗壓強(qiáng)度，最后選擇焦炭作為碳源，得到顯氣孔率較小、具有一定抗折和抗壓強(qiáng)度的澆注料。
[0006]第三種:利用天然石英和焦炭作為原料，采用碳熱還原氮化法制備Si3N4-SiC復(fù)相材料，將其作為添加劑加入到Al2O3-SiC-C質(zhì)鐵溝澆注料中(加入量為6%左右)，試樣經(jīng)1450°C的熱處理后，常溫抗折強(qiáng)度最大可達(dá)到11.63MPa，抗壓強(qiáng)度最大可達(dá)到34.50MPa,線變化率為0.07%左右，這種材料能夠在一定程度上阻止熔渣對澆注料的滲透侵蝕。
[0007]可以看出，現(xiàn)有的思路往往是通過改善Al2O3-SiC-C質(zhì)鐵溝澆注料的抗?jié)B透侵蝕性能來達(dá)到提高鐵溝使用壽命的目的，這對澆注料的材質(zhì)和性能都提出了特別高的要求。但是從鐵溝的實(shí)際應(yīng)用方面來看，即使耐火澆注料品質(zhì)已經(jīng)達(dá)到了較高甚至非常高的水平，但隨著高爐出鐵量的不斷增加，鐵溝侵蝕程度依然會(huì)明顯遞增，為使鐵溝持續(xù)工作，后期仍須不斷對其噴補(bǔ)耐火材料。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]鐵溝澆注料抗?jié)B透能力較低的根本原因是材料中的C被空氣中的O2氧化，而碳被氧化的本質(zhì)是與澆注料表面接觸的空氣中的氧元素與材料中的碳元素反生反應(yīng)，對此，發(fā)明人從另一個(gè)思路提出這樣的技術(shù)問題:如果能夠使接觸鐵溝耐火材料表面的氣體中氧含量很低甚至幾乎沒有氧，則可避免澆注料中碳氧化的發(fā)生，至少這種氧化反應(yīng)的速度會(huì)發(fā)生實(shí)質(zhì)性的延緩。
[0009]有鑒于此，本發(fā)明提供一種采用氮?dú)獗Ｗo(hù)的耐火長壽鐵溝及其氮?dú)獗Ｗo(hù)方法，旨在通過采用氮?dú)獗Ｗo(hù)減緩或阻止鐵溝耐火材料中的碳氧化，延長(炭質(zhì)或含碳耐火材料特別是Al2O3-SiC-C質(zhì))鐵溝耐火材料的使用壽命。
[0010]本發(fā)明采用的技術(shù)方案具體為:
[0011]一種氮?dú)獗Ｗo(hù)鐵溝，包括鐵溝主體和管道注氣裝置，所述管道注氣裝置包括輸氣管道、輸氣管道固定機(jī)構(gòu)以及氣體導(dǎo)向機(jī)構(gòu)；其中:所述鐵溝主體與高爐爐殼相連接，所述鐵溝主體的溝壁兩側(cè)沿溝長方向分別布置有所述輸氣管道；所述輸氣管道靠近出鐵口端設(shè)有進(jìn)氣管，所述輸氣管道上設(shè)有氣幕形成部；所述輸氣管道通過所述輸氣管道固定機(jī)構(gòu)與所述鐵溝主體和所述高爐爐殼分別相連接，每個(gè)所述輸氣管道上設(shè)有所述氣體導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。
[0012]在上述氮?dú)獗Ｗo(hù)鐵溝中，所述氣幕形成部為設(shè)于所述輸氣管道的多個(gè)噴孔，所述噴孔沿輸氣管道方向?yàn)閱闻呕蛘唠p排布置，所述噴孔的直徑為8-15mm，相鄰的所述噴孔的間距為50-150mm，所述噴孔的起始位置距離出鐵口 0.8_2m，所述噴孔止于輸氣管道尾端。
[0013]在上述氮?dú)獗Ｗo(hù)鐵溝中，所述氣幕形成部為沿輸氣管道方向設(shè)置的狹縫，所述狹縫的寬度為2-5mm,所述狹縫的起始位置距離出鐵口 0.8_2m,所述狹縫止于輸氣管道尾端。
[0014]在上述氮?dú)獗Ｗo(hù)鐵溝中，所述輸氣管道固定機(jī)構(gòu)包括鉸鏈和支座，所述鉸鏈設(shè)于所述輸氣管道的第一端，所述支座設(shè)于所述輸氣管道的第二端；所述輸氣管道通過所述鉸鏈與所述高爐爐殼相連接，所述輸氣管道以所述鉸鏈為轉(zhuǎn)軸沿水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)，所述輸氣管道通過所述支座支撐于所述鐵溝主體。
[0015]在上述氮?dú)獗Ｗo(hù)鐵溝中，所述氣體導(dǎo)向機(jī)構(gòu)為導(dǎo)流板，所述導(dǎo)流板為平面板或者弧面板。
[0016]在上述氮?dú)獗Ｗo(hù)鐵溝中，所述平面板的寬度為150_300mm，所述平面板與鐵溝內(nèi)壁面形成的夾角為20-40°。
[0017]在上述氮?dú)獗Ｗo(hù)鐵溝中，所述導(dǎo)流板的表面涂覆有耐火材料。
[0018]在上述氮?dú)獗Ｗo(hù)鐵溝中，所述鐵溝的溝蓋的近撇渣器端設(shè)為封閉端，所述溝蓋的近出鐵口端設(shè)為半封閉端，所述封閉端上設(shè)有氮?dú)馔ㄈ虢Y(jié)構(gòu)，所述溝蓋籠罩所述鐵溝主體，形成氮?dú)馊菁{腔。
[0019]一種氮?dú)獗Ｗo(hù)鐵溝的氮?dú)獗Ｗo(hù)方法，首先氮?dú)馔ㄟ^進(jìn)氣管進(jìn)入輸氣管道，其中輸氣管道的第一端固定于鉸鏈，輸氣管道以鉸鏈為轉(zhuǎn)軸沿水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)，輸氣管道的第二端通過支座支撐于鐵溝主體；進(jìn)入輸氣管道的氮?dú)饨?jīng)靠近輸氣管道底側(cè)的噴孔或狹縫噴出，并被導(dǎo)流板導(dǎo)向鐵溝料表面，在鐵溝料表面形成氮?dú)獗Ｗo(hù)層。
[0020]在上述氮?dú)獗Ｗo(hù)方法中，鐵鉤溝蓋的近撇渣器端設(shè)為封閉端，近出鐵口端設(shè)為半封閉端，所述溝蓋籠罩所述鐵溝主體，形成氮?dú)馊菁{腔，氮?dú)饨?jīng)封閉端的有氮?dú)馔ㄈ虢Y(jié)構(gòu)通入氮?dú)馊菁{腔，通向氮?dú)馊菁{腔內(nèi)的氮?dú)鉂舛缺３衷陬A(yù)設(shè)值的水平。
[0021]上述輸氣管方式和加溝蓋方式的氮?dú)獗Ｗo(hù)方法可以單獨(dú)使用，也可以聯(lián)合使用；既可以整條鐵溝使用輸氣管道方式保護(hù)，也可以使用全溝加溝蓋方式保護(hù)，還可以近出鐵口端使用輸氣管方式而近撇渣器端使用加溝蓋方式加以保護(hù)。
[0022]本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是:
[0023]本發(fā)明通過用氮?dú)鈱㈣F溝的工作面籠罩起來，最大限度降低空氣中的氧氣與鐵溝料接觸的機(jī)會(huì)，達(dá)到延緩鐵溝耐火材料氧化的目的。而氮?dú)?純度大于99.99% )在鋼鐵公司中屬于制氧副產(chǎn)品，一般為多余氣體，因此另一方面也是對氮?dú)赓Y源的有效利用。本發(fā)明中的技術(shù)方案經(jīng)過顯而易見的變形，同樣可以用于其他情況下的炭質(zhì)耐火內(nèi)襯或含碳耐火材料的防氧化保護(hù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，能夠更完整更好地理解本發(fā)明。此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。
[0025]圖1為本發(fā)明一種氮?dú)獗Ｗo(hù)鐵溝的結(jié)構(gòu)示意圖(無溝蓋的情況下)；
[0026]圖2為本發(fā)明一種氮?dú)獗Ｗo(hù)鐵溝的管道截面示意圖。
[0027]圖中:
[0028]1、高爐爐殼2、輸氣管道3、導(dǎo)流板4、鐵溝5、支座6、進(jìn)氣管7、鉸鏈8、狹縫。

【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0030]如圖1所示的一種氮?dú)獗Ｗo(hù)鐵溝，包括鐵溝主體和管道注氣裝置，管道注氣裝置包括輸氣管道2、輸氣管道固定機(jī)構(gòu)以及氣體導(dǎo)向機(jī)構(gòu)；其中:鐵溝主體的溝壁兩側(cè)沿溝長方向分別布置有輸氣管道2 ;每個(gè)輸氣管道的外側(cè)設(shè)有進(jìn)氣管6，氮?dú)獗Ｗo(hù)鐵溝的管道截面圖(支座端)如圖2所示，每個(gè)輸氣管道2的靠近底側(cè)位置設(shè)有氣幕形成部；輸氣管道2的進(jìn)氣端通過鉸鏈7與高爐爐殼I相連，輸氣管道2的尾端通過支座將其支撐于鐵溝主體4上，每個(gè)輸氣管道2上還設(shè)有氣體導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(導(dǎo)流板3)。其中:
[0031]氣幕形成部可以是單排或雙排均勻分布的多個(gè)噴孔，噴孔的直徑為8_15mm，相鄰的噴孔沿管道方向的間距50-150mm。噴孔起始位置距離出鐵口 0.8_2m，止于輸氣管道2尾端；也可以是沿輸氣管道2的管道長度方向設(shè)置狹縫8，狹縫8的寬度為2-5_，狹縫的起始位置距離出鐵口 0.8-2m，止于輸氣管道2尾端。
[0032]輸氣管道固定機(jī)構(gòu)包括設(shè)于輸氣管道2的第一端(進(jìn)氣端)的鉸鏈7和設(shè)于輸氣管道2的第二端(尾端)的支座5 ;輸氣管道2通過鉸鏈7與高爐爐殼I相連接，并可以以鉸鏈7為轉(zhuǎn)軸沿水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)，用于在鐵溝的使用后期，當(dāng)溝形發(fā)生變化時(shí)，可通過適當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)輸氣管道2以適應(yīng)溝形變化，確保氮?dú)饽軌蛴行У貒姷借F溝內(nèi)壁上。支座5支撐輸氣管道2，使其立于鐵溝主體4之上；
[0033]管道導(dǎo)向機(jī)構(gòu)為導(dǎo)流板3，導(dǎo)流板3可以是平面板或者弧面板，導(dǎo)流板3的表面還可以涂覆有耐火材料。導(dǎo)流板3的材質(zhì)優(yōu)選為耐熱不銹鋼，其寬度為150-300_，其與鐵溝內(nèi)壁面夾角20-40。。
[0034]對于設(shè)置有溝蓋的鐵溝，鐵溝近撇渣器端的溝蓋為封閉，氮?dú)庥纱硕艘霚仙w內(nèi)；近出鐵口端的溝蓋為半封閉，溝蓋籠罩鐵溝主體的全部或者部分，形成氮?dú)馊菁{腔。
[0035]具有上述結(jié)構(gòu)的氮?dú)獗Ｗo(hù)方法具體為:首先氮?dú)馔ㄟ^進(jìn)氣管6進(jìn)入輸氣管道2，進(jìn)入輸氣管道2的氮?dú)饨?jīng)靠近輸氣管道2底側(cè)的出氣縫或噴孔8噴出并形成氣幕，噴出的氮?dú)鈿饽唤?jīng)導(dǎo)流板導(dǎo)流，均勻地籠罩于鐵溝主體的溝壁內(nèi)側(cè)，達(dá)到對鐵溝的保護(hù)，此為管道吹氣的送氣方式；在設(shè)有溝蓋的情況下，可以從溝蓋封閉端向溝蓋內(nèi)通入氮?dú)?，使溝蓋內(nèi)的氮?dú)鉂舛缺３衷谝粋€(gè)高的水平(如95%以上)，達(dá)到對鐵溝的保護(hù)，此為溝蓋內(nèi)通氣的送氣方式。
[0036]根據(jù)工程現(xiàn)場的實(shí)際情況，可以靈活采用本發(fā)明中的技術(shù)方案，采用氮?dú)獗Ｗo(hù)鐵溝表面，減緩或阻止鐵溝料中碳被氧化，實(shí)現(xiàn)對鐵溝耐火材料的保護(hù)，如:
[0037]一種方式可以是:如圖1所示，在溝內(nèi)熱面沿長度方向布置雙管雙路的管道注氣結(jié)構(gòu)，通過管道吹氣的方式送氣，在鐵溝表面形成氮?dú)鈿饽?，?shí)現(xiàn)對鐵溝的保護(hù)。
[0038]另一種方式可以是:對于設(shè)置有溝蓋的鐵溝，如鐵溝主體的前半段(近出鐵口)采用管道注氣結(jié)構(gòu)，通過管式噴吹的方式保護(hù)鐵溝；后半段(近撇渣器)設(shè)置溝蓋，往氮?dú)馊菁{腔通入氮?dú)?用任何方式向蓋內(nèi)通入氮?dú)饩?，使溝蓋籠罩部分的氮?dú)鉂舛缺３衷谝粋€(gè)高的水平，以減緩或組織鐵溝表面碳的氧化，從而減弱爐渣對耐火材料的侵蝕，起到延長鐵溝使用壽命的效果；從而實(shí)現(xiàn)了采用管道吹氣和溝蓋內(nèi)通氣相組合的方式保護(hù)鐵溝。
[0039]當(dāng)然，也可以整條鐵溝采用溝蓋內(nèi)通氣方式加以保護(hù)。
[0040]顯然，本技術(shù)能夠使用在與鐵溝主體(主溝)工作環(huán)境類似的高爐主支溝、支溝、渣溝以及殘鐵溝等設(shè)施上。同樣可以起到延緩材料氧化，延長材料壽命的目的。
[0041]如上所述，對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)地說明，顯然，只要實(shí)質(zhì)上沒有脫離本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)及效果、對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的變形，也均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種氮?dú)獗Ｗo(hù)鐵溝，其特征在于，包括鐵溝主體和管道注氣裝置，所述管道注氣裝置包括輸氣管道、輸氣管道固定機(jī)構(gòu)以及氣體導(dǎo)向機(jī)構(gòu)；其中: 所述鐵溝主體與高爐爐殼相連接，所述鐵溝主體的溝壁兩側(cè)沿溝長方向分別布置有所述輸氣管道； 所述輸氣管道靠近出鐵口端設(shè)有進(jìn)氣管，所述輸氣管道上設(shè)有氣幕形成部； 所述輸氣管道通過所述輸氣管道固定機(jī)構(gòu)與所述鐵溝主體和所述高爐爐殼分別相連接，每個(gè)所述輸氣管道上設(shè)有所述氣體導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮?dú)獗Ｗo(hù)鐵溝，其特征在于，所述氣幕形成部為設(shè)于所述輸氣管道的多個(gè)噴孔，所述噴孔沿輸氣管道方向?yàn)閱闻呕蛘唠p排布置，所述噴孔的直徑為8-15mm，相鄰的所述噴孔的間距為50_150mm，所述噴孔的起始位置距離出鐵口 0.8_2m，所述噴孔止于輸氣管道尾端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮?dú)獗Ｗo(hù)鐵溝，其特征在于，所述氣幕形成部為沿輸氣管道方向設(shè)置的狹縫，所述狹縫的寬度為2-5mm,所述狹縫的起始位置距離出鐵口 0.8_2m,所述狹縫止于輸氣管道尾端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮?dú)獗Ｗo(hù)鐵溝，其特征在于，所述輸氣管道固定機(jī)構(gòu)包括鉸鏈和支座，所述鉸鏈設(shè)于所述輸氣管道的第一端，所述支座設(shè)于所述輸氣管道的第二端；所述輸氣管道通過所述鉸鏈與所述高爐爐殼相連接，所述輸氣管道以所述鉸鏈為轉(zhuǎn)軸沿水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)，所述輸氣管道通過所述支座支撐于所述鐵溝主體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮?dú)獗Ｗo(hù)鐵溝，其特征在于，所述管道導(dǎo)向機(jī)構(gòu)為導(dǎo)流板，所述導(dǎo)流板為平面板或者弧面板。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氮?dú)獗Ｗo(hù)鐵溝，其特征在于，所述平面板的寬度為150-300mm，所述平面板與鐵溝內(nèi)壁面形成的夾角為20-40°。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氮?dú)獗Ｗo(hù)鐵溝，其特征在于，所述導(dǎo)流板的表面涂覆有耐火材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮?dú)獗Ｗo(hù)鐵溝，其特征在于，所述鐵溝的溝蓋的近撇渣器端設(shè)為封閉端，所述溝蓋的近出鐵口端設(shè)為半封閉端，所述封閉端上設(shè)有氮?dú)馔ㄈ虢Y(jié)構(gòu)，所述溝蓋籠罩所述鐵溝主體,形成氮?dú)馊菁{腔。
9.一種氮?dú)獗Ｗo(hù)鐵溝的氮?dú)獗Ｗo(hù)方法，其特征在于，首先氮?dú)馔ㄟ^進(jìn)氣管進(jìn)入輸氣管道，其中輸氣管道的第一端固定于鉸鏈，輸氣管道以鉸鏈為轉(zhuǎn)軸沿水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)，輸氣管道的第二端通過支座支撐于鐵溝主體；進(jìn)入輸氣管道的氮?dú)饨?jīng)噴孔或狹縫噴出，并被導(dǎo)流板導(dǎo)向鐵溝料表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氮?dú)獗Ｗo(hù)方法，其特征在于，鐵鉤溝蓋的近撇渣器端設(shè)為封閉端，近出鐵口端設(shè)為半封閉端，溝蓋籠罩鐵溝主體，形成氮?dú)馊菁{腔，氮?dú)饨?jīng)封閉端的有氮?dú)馔ㄈ虢Y(jié)構(gòu)通入氮?dú)馊菁{腔，將氮?dú)馔ㄏ虻獨(dú)馊菁{腔，氮?dú)馊菁{腔內(nèi)的氮?dú)鉂舛缺３衷陬A(yù)設(shè)值的水平。
【文檔編號】C21B7/14GK104293995SQ201410473071
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月16日
【發(fā)明者】章榮會(huì), 鄧樂銳, 孫賽陽 申請人:北京聯(lián)合榮大工程材料有限責(zé)任公司