提高铁水脱硫喷枪寿命的实践

　　为了降低入炉铁水的硫含量，扩大品种，提高铸坯实物质量，济南钢铁集团总公司第一炼钢厂(以下简称济钢一炼钢)于2006年引进了德国POLYSIuS的铁水复合喷吹脱硫技术，该工艺采用锥体流化喷吹罐，钝化石灰和镁粉在线混合后经喷枪喷入铁水罐。投产开始，脱硫喷枪寿命短、成本高，不但生产效率低、脱硫成本高，而且操作人员清洁喷枪劳动强度大，因此，为提高脱硫喷枪寿命进行了攻关。

　　1脱硫喷枪的使用条件

　　济钢一炼钢脱硫喷枪的使用条件如下：

　　(1)铁水包容积为50 t。

　　(2)喷枪为分体式，倒T型。

　　(3)铁水脱硫采用CaO+Mg复合喷吹，喷吹时间为5～8 min。

　　(4)喷枪插入深度为距包底2004300 mm。

　　(5)铁水温度为1 300～1 400℃。

　　2喷枪损坏原因分析

　　调试初期，根据脱硫站脱硫喷枪的使用环境、每罐处理时间、使用间隔时间，选用特级高铝矾土、天然电熔莫来石、电熔亚白刚玉等耐火度和热震性兼优的材料，但枪龄只有30次左右，平均使用寿命为200 min左右，具体使用情况见表1。

　　造成喷枪寿命短的原因为：

　　(1)纵裂和横裂。由于我厂的铁水包容量小，处理时间短，脱硫喷枪工作条件恶劣，在1 300～1 400℃的铁水中频繁承受热冲击。强烈的温度梯度使喷枪承受了巨大的热应力，使枪体耐火材料产生了纵向裂纹，这种裂纹的存在导致了耐火材料的剥落，铁渣和铁水浸入枪芯。烧坏内芯钢管，使喷枪无法继续使用。由于脱硫喷枪的金属枪芯与耐火材料层之间的热膨胀的差异大，造成了脱硫喷枪在使用时，枪头部裂纹，烧坏内芯钢管后漏气，使喷枪无法继续使用。

　　(2)耐火材料组织疏松。结合强度低，易剥落：原因是浇铸料在脱硫喷枪的使用温度下不能进行好的烧结，致使组织疏松，结合强度低，热震稳定性差，喷枪使用寿命降低。

　　(3)堵枪。堵枪是造成喷枪寿命低的重要原因之一，这与脱硫剂的流动性、喷粉罐的操作参数、管道内的流动状态及喷枪的结构尺寸有关[1]。

　　3脱硫喷枪制作工艺改进与试验

　　3.1 脱硫喷枪制作工艺改进

　　根据上述的脱硫喷枪损坏机理，对喷枪的枪体结构、原料配比及生产工艺进行了改进，具体措施如下。

　　(1)添加红柱石，以改善耐火材料的热震稳定性。因为导致耐火材料的剥落不外乎两个原因：一是钢管内芯和耐火材料的膨胀和收缩存在差异，即膨胀和收缩不同步，致使喷枪在使用时，由于急冷急热的环境因素影响，而破坏了耐火材料的结合结构，而导致其剥落;二是耐火材料本身就存在与使用环境所需耐热震稳定性的差距，这样就必须改进耐火材料结构配比，使耐火材料在高温时产生一定的膨胀，减少钢管内芯与耐火材料的膨胀差异。另外，在枪体钢结构锚固件顶部每间隔200 mm用圆钢筋横向捆绑一圈，以减轻枪体耐火材料的纵向裂纹，减小耐火材料的剥落。