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奥镁(印度)公司的Sudip Paul等人在UNITECR 2025会议上发表的论文介绍了该公司开发生产直接还原铁的回转窑用新型浇注料的研究情况。编译如下:
近年来,直接还原铁工艺已成为生产海绵铁进而炼钢的主流节能工艺。直接还原是一种固态冶炼工艺:在低于铁熔点的温度区间(通常为1100~1200 ℃),以一氧化碳为主要还原气体,将氧化铁还原为金属铁。与欧美国家不同,回转窑煤基法是印度国内直接还原铁的主流生产方式。目前印度正大力投资建设煤基直接还原铁生产线。
采用直接还原铁炼钢,因省去高炉冶炼工序,燃料消耗量大幅降低。由于优质块铁矿资源紧缺,大多数直接还原铁生产企业都会使用球团矿。这类矿石质地坚硬、磨蚀性强,会磨损回转窑的耐火内衬,缩短耐火材料使用寿命,导致设备频繁出现非计划检修。
奥镁(印度)公司的研究人员通过改善浇注料的组成提高其耐磨性、抗侵蚀性及抗热震性,旨在延长回转窑中段耐火材料的使用寿命,通过减少临时停炉检修,提升回转窑整体运转效率。
1 试验
试验用主要原料有电熔刚玉(w(Al2O3)=99.4%,体积密度3.60 g/cm3,显气孔率5%)、70莫来石(体积密度2.75 g/cm3,显气孔率6%)、尖晶石(w(Al2O3)=75%,体积密度3.00 g/cm3,显气孔率4%)、低铁铝矾土(w(Al2O3)=82%、w(Fe2O3)<0.15%,体积密度3.10 g/cm3,显气孔率11%)、CAC70水泥、煅烧氧化铝(w(Al2O3)=99.4%,d50=4.7 μm)和二氧化硅微粉(纯度96%)。浇注料组成设计见表1。
按配比称料并加水搅拌均匀制备浇注料试样,在恒温恒湿试验箱内检测浇注料的振动流动值与凝固性能。依据EN ISO 1927标准制备试样:试样常温养护24 h后,于110 ℃烘干24 h,再分别经800 ℃×5 h、1200 ℃×5 h热处理。分别测定烘干及热处理后试样的体积密度、显气孔率、常温耐压和抗折强度、加热永久线变化;采用110 ℃×24 h烘干试样,在1 200 ℃保温30 min条件下检测高温抗折强度。依据印度标准进行热震试验,采用950 ℃-水急冷法;浇注料试样经815 ℃保温5 h预处理后,根据ASTM C704标准在室温下测试耐磨性能。采用坩埚法进行抗渣侵蚀试验,以煤+球团矿及结圈混合料为侵蚀介质,在1 200 ℃保温50 h进行抗渣侵蚀测试;依据DIN ISO 16282:2008-08标准,检测试样在1200 ℃下的高温耐磨性能。
2 试验结果
试样分别经800 ℃×5 h、1200 ℃×5 h热处理后,均出现线收缩。试样B的线收缩幅度最小,试样C次之。试样的显气孔率、体积密度、常温抗折和耐压强度、高温抗折强度及高温耐磨性分别见图1~图6。
图1 不同温度热处理后试样的显气孔率
图2 不同温度热处理后试样的体积密度
图3 不同温度热处理后试样的常温耐压强度
图4 不同温度热处理后试样的常温抗折强度
图5 1200℃×5h烧后试样高温抗折强度与磨损损失率
图6 试样1200℃下高温磨耗损失量
试样的抗热震性及抗侵蚀性试验结果见表2。
综上可知,试样B的综合性能最好。将研发的B配方浇注料在印度部分日产500 t及以上的直接还原铁大型回转窑上投入使用,部分回转窑运行已超18个月,仍保持较好的状态。采用该新型浇注料后,回转窑耐火内衬使用寿命大幅延长,每吨生铁消耗的耐火材料综合成本显著下降。
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