[發明專利]一種防止熱風爐拱頂晶間應力腐蝕的方法

有效

• 申請號: 200910089678.0
• 申請日: 2009-07-28
• 公開（公告）號: CN101603108A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: 陳冠軍;胡雄光;蔡景春
• 申請（專利權）人: 首鋼總公司
• 主分類號: C21B9/00
• 分類號: C21B9/00
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉月娥

技術領域

本發明屬于煉鐵熱風爐技術領域，特別是提供了一種防止熱風爐拱頂晶間應力腐蝕的方法，采用高溫防腐涂料和高溫空氣燃燒技術，有助于熱風爐的高風溫和使用長壽。

背景技術

隨著高爐煉鐵技術的發展，熱風爐向高風溫、長壽命、大型化和緊湊型發展，提高風溫有利于高爐生產、提高利用系數、增加噴煤量、節約焦比、降低生產成本。目前國際上高風溫熱風爐專利技術越來越多，主要以荷蘭霍戈文內燃式熱風爐、日本新日鐵外燃式熱風爐和俄羅斯卡盧金頂燃式熱風爐為代表。無論是內燃式、外燃式還是頂燃式熱風爐，當熱風爐風溫超過1300℃，拱頂溫度超過1420℃時，拱頂會發生晶間應力腐蝕問題，導致熱風爐拱頂爐殼開裂。拱頂晶間應力腐蝕的主要原因為：高溫燃燒情況下，爐內NO_x生成濃度大幅增加，其反應式如下：

N₂+O₂＝2NO；

NO+0.5O₂＝NO₂；

與煙氣中的水蒸氣因溫度降低到露點以下而冷凝的水反應生成硝酸，其反應式如下：

2NO₂+H₂O＝HNO₂+HNO₃；

2NO₂+H₂O+0.5O₂＝2HNO₃；

由于拱頂鋼板加工存在拉應力，硝酸的化學侵蝕破壞鋼板晶間的結合縫，產生晶間應力腐蝕，其反應式如下：

2Fe+6HNO₃＝Fe₂O₃+3N₂O₄+3H₂O

為進一步提高熱風爐承受高風溫能力，防止熱風爐高溫區發生晶間應力腐蝕，提出在熱風爐上采用高溫防腐涂料和高溫空氣燃燒技術相結合的方法，可確保熱風爐拱頂溫度達到1450～1500℃時仍保持穩定工作并有效延長其使用壽命。

發明內容

本發明的目的是提供一種防止熱風爐拱頂晶間應力腐蝕的方法，有效提高熱風爐拱頂承受高風溫能力，實現熱風爐高風溫和長壽，滿足高爐煉鐵需要。

本發明的技術方案是將助燃空氣溫度預熱到800～1200℃，與高溫煙氣混合后噴入熱風爐內，與單獨射流煤氣股混合，實現高溫低氧燃燒，有效抑制NO_x生成，同時，在熱風爐拱頂鋼殼和耐火材料內表面噴涂高溫防腐涂料，有效防止熱風爐拱頂發生晶間應力腐蝕。

本發明所述的防止熱風爐拱頂晶間應力腐蝕方法，空氣和煤氣分不同通道進入爐內，其中煤氣噴口為5～30個，空氣噴口為10～45個。

助燃空氣通過一個預熱爐預熱溫度為800～1200℃，所引高溫煙氣為空氣煤氣燃燒后未進入熱風爐格子磚前煙氣，體積比例為10％～15％，溫度為1000～1500℃，所引高溫煙氣可以來源于熱風爐本體，也可以來源于不同熱風爐。

助燃空氣與高溫煙氣混合后，控制助燃空氣的氧含量的體積比例為5％～15％，混合溫度為900～1300℃。

熱風爐拱頂耐火材料，分3～5層交錯布置，最里層采用硅磚或紅柱石磚，其余由里到外依次為粘土磚、硅酸鋁纖維和澆注料，拱頂鋼殼材料為不銹鋼，拱頂鋼殼和耐火磚之間預留0.01～0.2mm的膨脹縫。

高溫防腐涂料中，SiC為5％～15％，Al₂O₃為15％～25％，SiO₂為25％～35％，Cr₂O₃為5％～10％，其余為填料、粘結劑和水；均為重量百分數。

高溫防腐涂料涂層位置為拱頂鋼殼內表面和拱頂耐火材料內表面，涂層厚度為100～350um。

本發明主要利用高溫防腐涂料和高溫低氧燃燒技術，阻止熱風爐拱頂高溫情況下NO_x生成，減少其生成硝酸與鋼殼反應產生腐蝕。

本發明的作用是：通過阻止熱風爐拱頂晶間腐蝕，達到延長現有熱風爐壽命和拱頂承受高風溫的能力，通過此項技術，可以在原熱風爐最高風溫基礎上提高50～100℃的風溫承受能力。

本發明具有以下優點：

1應用范圍廣

本發明可以在頂燃式、內燃式和外燃式等不同類型的熱風爐上使用，特別是在新建熱風爐系統的設計、施工中采用。

2軟硬結合

不僅需要涂料和系統流程布置等硬件條件，而且涉及參數控制等軟件條件。