专利名称：一种防止热风炉拱顶晶间应力腐蚀的方法
技术领域：
本发明属于炼铁热风炉技术领域，特别是提供了一种防止热风炉拱顶晶间应力腐 蚀的方法，采用高温防腐涂料和高温空气燃烧技术，有助于热风炉的高风温和使用长寿。
背景技术：
随着高炉炼铁技术的发展，热风炉向高风温、长寿命、大型化和紧凑型发展，提 高风温有利于高炉生产、提高利用系数、增加喷煤量、节约焦比、降低生产成本。目 前国际上高风温热风炉专利技术越来越多，主要以荷兰霍戈文内燃式热风炉、日本新
日铁外燃式热M炉和俄罗斯卡卢金顶燃式热风炉为代表。无论是内燃式、外燃式还是 顶燃式热风炉，当热风炉风温超过130(TC，拱顶温度超过142(TC时，拱顶会发生晶间 应力腐蚀问题，导致热风炉拱顶炉壳开裂。拱顶晶间应力腐蚀的主要原因为高温燃 烧情况下，炉内NO,生成浓度大幅增加，其反应式如下
W2 +(92 =2銜；
甜+ 0.502=房2;
与烟气中的水蒸气因温度降低到露点以下而冷凝的水反应生成硝酸，其反应式如
下
2甜2 + //20 =册02 +丽03; 2M92 + //20 + 0.5O2 = 2册03;
由于拱顶钢板加工存在拉应力，硝酸的化学侵蚀破坏钢板晶间的结合缝，产生晶
间应力腐蚀，其反应式如下
2Fe + 6丽03 = &2 03 + 3iV2 (94 + 3仏0
为进一步提高热风炉承受高风温能力，防止热风炉高温区发生晶间应力腐蚀，提 出在热风炉上采用高温防腐涂料和高温空气燃烧技术相结合的方法，可确保热风炉拱 顶温度达到1450 1500°C时仍保持稳定工作并有效延长其使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种防止热风炉拱顶晶间应力腐蚀的方法，有效提高热风炉拱顶承受高风温能力，实现热风炉高风温和长寿，满足高炉炼铁需要。
本发明的技术方案是将助燃空气温度预热到800 1200°C，与高温烟气混合后 喷入热风炉内，与单独射流煤气股混合，实现高温低氧燃烧，有效抑制N0x生成，同 时，在热风炉拱顶钢壳和耐火材料内表面喷涂高温防腐涂料，有效防止热风炉拱顶发 生晶间应力腐蚀。
本发明所述的防止热风炉拱顶晶间应力腐蚀方法，空气和煤气分不同通道进入炉 内，其中煤气喷口为5 30个，空气喷口为10 45个。
助燃空气通过一个预热炉预热温度为800 120(TC，所引高温烟气为空气煤气燃 烧后未进入热风炉格子砖前烟气，体积比例为10% 15%，温度为1000 1500°C， 所引高温烟气可以来源于热风炉本体，也可以来源于不同热风炉。
助燃空气与高温烟气混合后，控制助燃空气的氧含量的体积比例为5% 15%， 混合温度为900 1300°C。
热风炉拱顶耐火材料，分3 5层交错布置，最里层采用硅砖或红柱石砖，其余 由里到外依次为粘土砖、硅酸铝纤维和浇注料，拱顶钢壳材料为不锈钢，拱顶钢壳和 耐火砖之间预留0.01 0.2mm的膨胀缝。
高温防腐涂料中，SiC为5X 15X，八1203为15% 25%， Si02为25% 35%， 0203为5% 10%，其余为填料、粘结剂和水；均为重量百分数。
高温防腐涂料涂层位置为拱顶钢壳内表面和拱顶耐火材料内表面，涂层厚度为 100 350um。
本发明主要利用高温防腐涂料和高温低氧燃烧技术，阻止热风炉拱顶高温情况下 NOx生成，减少其生成硝酸与钢壳反应产生腐蚀。
本发明的作用是通过阻止热风炉拱顶晶间腐蚀，达到延长现有热风炉寿命和拱 顶承受高风温的能力，通过此项技术，可以在原热风炉最高风温基础上提高50 100 'C的风温承受能力。
本发明具有以下优点
1应用范围广
本发明可以在顶燃式、内燃式和外燃式等不同类型的热风炉上使用，特别是在新 建热风炉系统的设计、施工中采用。 2软硬结合
不仅需要涂料和系统流程布置等硬件条件，而且涉及参数控制等软件条件。3工艺控制过程简单
在原有热风炉上增加一个烟气回流管道，通过计算机自动控制氧气回流比例及助 燃空气与高温烟气混合的氧含量和温度等参数即可有效实现。
图1为本发明的热风炉示意图。其中，拱顶钢壳l、燃烧器2、煤气管道3、空气 管道4、拱顶耐火材料5、格子砖6和炉墙7。
图2为本发明的热风炉拱顶结构示意图。其中，喷涂料5 — 1、硅酸铝纤维5—2、 粘土砖5—3和硅砖5—4。
图3为本发明的燃烧器2结构示意图。其中，煤气喷口8和空气喷口9。
图4为本发明的热风炉系统图。包括预热炉IO、阀门ll、高温烟气管道12、高 温阀13、热风炉14、高温阀15、烟囱16、换热器17、煤气阀18。
具体实施例方式
图1 图4为本发明的防止热风炉拱顶晶间应力腐蚀方法的一种具体实施方式
。 本发明的防止热风炉拱顶晶间应力腐蚀方法的热风炉，包括拱顶钢壳1、燃烧器 结构2、煤气管道3、空气管道4、拱顶耐火材料5、格子砖6和炉墙7。热风炉拱顶 结构如图2所示，拱顶由拱顶钢壳1和拱顶耐火材料5组成，其中拱顶耐火材料5由 喷涂料5 — 1、硅酸铝纤维5—2、粘土砖5 — 3和硅砖5—4组成。热风炉施工或检修 时期，在拱顶钢壳1和拱顶硅砖5_4内表面喷涂高温防腐涂料，厚度为100 350um。 如图3所示燃烧器2的煤气喷口8和空气喷口9分开，各分多股进入炉内。本发明的 热风炉系统实施如图4所示。经干法除尘的煤气经阀门18经换热器17预热后进入煤 气通道3经燃烧器2的煤气喷口 8，进入炉内；助燃空气经阀门11进入预热炉10， 预热为温度800 1200。C的高温空气，经高温阀13与热风炉14内部的格子砖6上部 出口经高温阀15的10 15%比例的高温烟气进入高温烟气管道12，与空气管道4内 的高温空气混合为氧含量为5 15%，温度为900 130(TC的高温混合空气，经燃烧 器2的空气喷口 9进入炉内，入炉的煤气和高温混合空气在低氧(5 15%)环境下 形成无焰燃烧，生成低浓度NO,(小于50ppm)。经喷涂的拱顶钢壳1和拱顶耐火材料 5由于受高温防腐涂料保护，腐蚀问题大大减少，上述技术措施有效阻止了热风炉拱 顶晶间应力的产生，提高热风炉本体风温承受能力，并延长了热风炉寿命。
权利要求
1、一种防止热风炉拱顶晶间应力腐蚀方法，其特征在于，将助燃空气温度预热到800～1200℃，与高温烟气混合后喷入热风炉内，与单独射流煤气股混合，实现高温低氧燃烧，有效抑制NOx生成，同时，在热风炉拱顶钢壳和耐火材料内表面喷涂高温防腐涂料，有效防止热风炉拱顶发生晶间应力腐蚀。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，空气和煤气分不同通道进入炉内， 其中，煤气喷口为5 30个，空气喷口为10 45个。
3、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，助燃空气通过一个预热炉预热温度 为S00 120(TC，所述的高温烟气为空气煤气燃烧后未进入热风炉格子砖前烟气，体积 比例为10% 15%，温度为1000 1500°C，所述的高温烟气来源于热风炉本体，或者来源于不同热风炉。
4、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，助燃空气与高温烟气混合后，控制 助燃空气的氧含量的体积比例为5% 15%，混合温度为900 1300°C。
5、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，热风炉拱顶耐火材料，分3 5层 交错布置，最里层采用硅砖或红柱石砖，其余由里到外依次为粘土砖、硅酸铝纤维和 浇注料，拱顶钢壳材料为不锈钢，拱顶钢壳和耐火砖之间预留0.01 0.2mm的膨胀缝。
6、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，高温防腐涂料的成分为，SiC为5 % 15%，八1203为15% 25%， Si02为25% 35%， Cr203为5% 10%，其余为填 料、粘结剂和水；均为重量百分数。
7、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，高温防腐涂料涂层位置为拱顶钢壳 内表面和拱顶耐火材料内表面，涂层厚度为100 350um。
全文摘要
一种防止热风炉拱顶晶间应力腐蚀的方法，属于炼铁热风炉技术领域。其特征在于，将助燃空气温度预热到800～1200℃，与高温烟气混合后喷入热风炉内，与单独射流煤气股混合，实现高温低氧燃烧，有效抑制NO<sub>X</sub>生成，同时，在热风炉拱顶钢壳和耐火材料内表面喷涂高温防腐涂料，有效防止热风炉拱顶发生晶间应力腐蚀。通过此方法，可以在原热风炉最高风温基础上提高50～100℃的风温承受能力。
文档编号C21B9/00GK101603108SQ200910089678
公开日2009年12月16日 申请日期2009年7月28日 优先权日2009年7月28日
发明者胡雄光, 蔡景春, 陈冠军 申请人:首钢总公司