专利名称：一种炼铁熔融还原气化炉拱顶结构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于冶金工业炉窑结构技术领域，特别涉及一种炼铁熔融还原气化炉
拱顶结构。
背景技术：
短流程炼铁工艺技术由于其环保、节能、投资少等优点，已成为世界炼铁工艺先进技术的发展趋势。其中二步法熔融还原炼铁工艺是能够实现工业化生产的炼铁工艺技术之一，这种炼铁工艺的主要设备由预还原竖炉、熔融气化炉、热旋风除尘器、管道系统及相关辅助系统组成。其中熔融还原气化炉是该炼铁工艺最关键的设备，从炉体结构来看，分为拱顶区、半焦床区、炉缸及炉底四部分。铁矿石在还原竖炉中直接被煤气还原成海绵铁，加入到熔融气化炉中，煤也直接加入到熔融气化炉中，煤燃烧产生的热量用于熔化海绵铁，生产液态铁水。为了保证炼铁时有良好的还原效果，还原煤气温度需要维持在85(TC左右，而在气化炉拱顶，为了保证煤挥发份的裂解效果，拱顶温度需要维持在105(TC左右。并且使用99. 5%的纯氧与煤发生化学反应，实现铁水的融熔还原。因此拱顶承受的工作环境十分苛刻。熔融还原气化炉拱顶结构及其耐材的应用是制约炉子长寿的关键因素。根据调查，南非萨尔达纳、韩国浦项、印度金达尔的熔融还原炼铁装置都有类似的拱顶，但生产中损坏严重、寿命短。 南非萨尔达纳、韩国浦项、印度金达尔的熔融还原炼铁装置属于老一代熔融还原炼铁装置，不仅熔融气化炉的容积小，产量低，而且工况及冶炼条件发生了很大变化。从国外的实际生产看，气化炉拱顶结构及耐材是影响炉子寿命、生产作业率的关键因素。[0004] 老一代熔融还原炼铁装置拱顶的整个半球都是布置有锚固件，在锚固件上再喷涂不定形耐火材料的整体结构而成，生产时拱顶半球的下部侵蚀损坏非常严重，而上部耐火材料工作层脱落、剥落、开裂现象明显，因此整个拱顶区域停产检修频率很高，修补后寿命也不长，这说明不仅是材料配置存在问题，结构设计不合理也是引起拱顶损坏的原因之一。[0005] 针对世界上类似的熔融还原气化炉存在的问题，新一代熔融还原炼铁装置对气化拱顶的结构及应用的耐火材料作了优化和改进，使之更适合高温、高氧、高压冶炼条件的需要，实现了拱顶结构稳定，使用性能好的目标。熔融还原气化炉拱顶结构与高炉相比完全不同，形状结构不一样，而且工况条件更为复杂。气化炉拱顶温度为IOO(TC，还含有大量的粉尘。因此，熔融还原气化炉拱顶需要经受高温、高压、含大量粉尘煤气的冲刷、侵蚀。
发明内容本实用新型的目的在于设计一种炼铁熔融还原气化炉拱顶结构，通过对拱顶结构
和材料配置技术，保证生产顺行及气化炉长寿的目标要求。 为达到上述目的，本实用新型的技术方案是， —种炼铁熔融还原气化炉拱顶结构，其特征是，该拱顶结构分为上部和下部，上、下部间设有过渡带；拱顶球面上设置加煤口 、直接还原铁加料口 、发生煤气管道口 、安全管道和人孔口和平台安装孔；拱顶上部炉壳上设置短、长锚固件，在铺设的短锚固件层上喷涂轻质保温不定形耐火材料，作为上部永久隔热层；长锚固件穿越永久层的轻质耐火材料，在长锚固件及永久隔热层上喷涂致密不定形耐火材料，作为上部工作层；拱顶上部形成双层喷涂材料拱顶结构；拱顶下部炉壳内表面砌筑轻质保温砖，作为下部永久层；下部永久层上炉内工作面砌筑高强重质致密耐火砖，作为下部工作层；拱顶下部形成定形耐火砖的双层结构；拱顶上部喷涂不定形材料区与下部定形耐火砖区域的交界处设置环形的具有可压縮性的陶瓷纤维垫作为膨胀缝。 由于熔融还原气化炉拱顶与高炉炉顶结构完全不同，而与其它熔融还原气化炉拱顶相比，其直径大，工况条件更为复杂。本实用新型将熔融还原气化炉拱顶半球设计为两个区域，配置不同的耐火材料内衬。而现有技术中拱顶为一整体结构，都采用喷涂材料施工。[0010] 拱顶半球上部为双层喷涂材料拱顶结构，炉壳上设置短锚固件，拱顶锚固件要求有较高的高温抗氧化性能和高温蠕变性能，保证在高温及长时间使用条件下不氧化变形。在铺设的锚固件层上喷涂轻质保温不定形耐火材料，作为上部永久层，可以减少炉内热量的损失，同时又一定的绝热作用，保护炉壳有合适的工作温度；炉壳上设置长的锚固件，穿越永久层的轻质耐火材料，上部永久隔热层和上部工作层锚固件保持200-300mm的间隔，且永久层与工作层锚固件错开布置，此时气化炉炉顶锚固件为密集布置。再在长锚固件及上部永久层上喷涂致密不定形耐火材料，作为上部工作层。这种致密不定形耐火材料添加部分耐热钢纤维，以增加拱顶工作层的强度与抗热震稳定性能。 拱顶半球下部为双层砌筑耐火砖结构。双层砌筑耐火砖结构减少上部双层喷涂料的范围，有利于结构的稳定和性能的大幅度提高。因为气化炉拱顶耐材在开炉和休风时，拱顶温度变化大，另外要经受高温、高压、含大量粉尘煤气的冲刷、侵蚀，因此拱顶工作层必须有好的抗热震性、强度、韧性及耐磨的性能。这样可以避免工作层脱落、剥落或开裂现象。[0012] 拱顶上部喷涂不定形材料区与下部定形耐火砖区域的该交界处设置环形的具有可压縮性的陶瓷纤维垫作为膨胀缝，消除结构应力及热态下材料的膨胀应力，以免造成拱顶结构性损坏。而在现有技术中没有设置结构性膨胀缝。 直接还原铁(DRI)加料口与拱顶结合处损坏最厉害，因为海绵铁从这个口进入气化炉内，对下料管结合处磨损严重，如果还采用原来的喷涂料，强度明显不够。所以在拱顶与DRI下料管结合处，为了适应其摩擦冲击大，温度高，侵蚀严重的问题，局部工作层采用致密高强浇注料。改变以往的采用喷涂耐火材料，保证拱顶结构的完整性。[0014] 本实用新型的有益效果 本实用新型将熔融还原气化炉拱顶分为上下两个区域，具有不同的结构和材料配置，分别适合不同的工作条件，能够保持这两部分结构寿命的同步性，给生产顺行带来了有利作用。 拱顶上部采用喷涂不定形材料区域与下部采用定形材料耐火砖区域的交界处的
选择对拱顶结构的稳定性意义重大，在该处设置环形的具有可压縮性的陶瓷纤维垫作为膨
胀缝，消除结构应力及热态下不同材料的膨胀应力，避免了拱顶结构性损坏。 靠近炉壳面采用轻质喷涂料与轻质保温砖，减少拱顶热量的损失，又保护了炉壳；
工作面采用了钢纤维增强的致密喷涂料和高强重质耐火砖，不仅符合施工的便利性，也更
好地满足了拱顶苛刻的工作条件；在拱顶DRI下料结合处又采用致密高强浇注料。克服了该部位磨损严重的问题。 本实用新型技术采用的结构形式和材料配置能够满足大直径的拱顶设计和熔融 还原气化炉复杂的工况条件需求，而且拱顶施工方便、材料配置更为合理，很好地实现了各 部位寿命均衡，拱顶整体寿命延长的目标。
图1为本实用新型熔融还原拱顶的结构示意图； 图2为本实用新型DRI加料口与拱顶结合处的结构示意图。
具体实施方式参见图1，本实用新型的炼铁熔融还原气化炉拱顶结构，分为上部I和下部II，上、 下部间设有过渡带；拱顶l球面上设置加煤口 16、直接还原铁DRI加料口 15、发生煤气管道 口 18、安全管道17、人孔口 19 ; 拱顶上部I炉壳1上设置短锚固件13、长锚固件14，在铺设的短锚固件层上喷涂 轻质保温不定形耐火材料7，作为上部永久隔热层2 ;长锚固件14穿越上部永久隔热层2的 轻质保温不定形耐火材料7，在长锚固件14及永久隔热层2上喷涂致密不定形耐火材料8， 作为上部工作层3 ;拱顶上部形成双层喷涂材料拱顶结构； 拱顶下部II炉壳1内表面砌筑轻质保温砖9，作为下部永久层4 ;永久层4上炉内 工作面砌筑高强重质致密耐火砖IO，作为下部工作层5 ;拱顶下部形成定形耐火砖的双层 结构； 拱顶上部喷涂不定形材料区与下部定形耐火砖区域的交界处设置环形的具有可 压縮性的陶瓷纤维垫作为膨胀缝6。 拱顶上部所述的永久隔热层2与工作层3的锚固件13、14错开布置。所述的上部 永久隔热层与上部工作层锚固件保持200 300mm的间隔。所述的上部工作层致密不定形 耐火材料内添加耐热钢纤维。 参见图2，直接还原铁DRI加料口 15与拱顶结合处的上部工作层3采用致密高强 浇注料11。 采用本实用新型的炼铁炉拱顶区域使用未出现耐材剥落现象，拱顶炉壳外表面温 度维持在120 130°C。
权利要求一种炼铁熔融还原气化炉拱顶结构，其特征是，该拱顶结构分为上部和下部，上、下部间设有过渡带；拱顶球面上设置加煤口、直接还原铁加料口、发生煤气管道口、安全管道和人孔口；拱顶上部炉壳上设置短、长锚固件，在铺设的短锚固件层上喷涂轻质保温不定形耐火材料，作为上部永久隔热层；长锚固件穿越永久层的轻质耐火材料，在长锚固件及永久隔热层上喷涂致密不定形耐火材料，作为上部工作层；拱顶上部形成双层喷涂材料拱顶结构；拱顶下部炉壳内表面砌筑轻质保温砖，作为下部永久层；永久层上炉内工作面砌筑致密耐火砖，作为下部工作层；拱顶下部形成定形耐火砖的双层结构；拱顶上部喷涂不定形材料区与下部定形耐火砖区域的交界处设置环形的具有可压缩性的陶瓷纤维垫作为膨胀缝。
2. 如权利要求1所述的炼铁熔融还原气化炉拱顶结构，其特征是，所述的上部永久隔 热层与上部工作层的锚固件错开布置。
3. 如权利要求1或2所述的炼铁熔融还原气化炉拱顶结构，其特征是，所述的上部永久 隔热层与上部工作层锚固件保持200 300mm的间隔。
4. 如权利要求1所述的炼铁熔融还原气化炉拱顶结构，其特征是，直接还原铁加料口 与拱顶结合处的上部工作层采用致密高强浇注料。
专利摘要一种炼铁熔融还原气化炉拱顶结构，该拱顶结构分为上部和下部，上、下部间设有过渡带；拱顶球面上设加煤口、直接还原铁加料口、发生煤气管道口、安全管道、人孔口；拱顶上部炉壳上设置短、长锚固件，在短锚固件层上喷涂轻质保温不定形耐火材料，作为上部永久隔热层；长锚固件穿越永久层的轻质耐火材料，在长锚固件及永久隔热层上喷涂致密不定形耐火材料，作为上部工作层；拱顶下部炉壳内表面砌筑轻质保温砖，作为下部永久层；下部永久层上炉内工作面砌筑高强重质致密耐火砖，作为下部工作层；拱顶上部喷涂不定形材料区与下部定形耐火砖区域的交界处设置环形的具有可压缩性的陶瓷纤维垫作为膨胀缝。
文档编号F27D1/04GK201438079SQ20092006971
公开日2010年4月14日 申请日期2009年3月31日 优先权日2009年3月31日
发明者吴志荣, 周海忠, 姜华, 张青, 甘菲芳, 田广亚, 陈旭东 申请人:宝山钢铁股份有限公司