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焦炉炭化室墙体损毁机理及喷补陶瓷釉涂层的研究

刘淑贤  
【摘要】: 针对20年左右炉龄的焦炉常会出现炭化室炉墙部分损坏或严重积碳,导致炉体中煤气窜漏或焦饼难推事故的发生,甚至局部炉墙掉砖这种严重影响焦炉寿命的问题。进行了焦炉炭化室墙体损毁情况的研究,并据此开发了焦炉炭化室墙表面陶瓷喷涂层。研究中发现硅砖的破坏原因除了前人提出的炉墙存在温度梯度造成热应力导致炉墙裂纹、炉墙表面石墨的附着引起推焦困难造成硅砖的破损以及硅砖本身不符合要求外,还与焦煤炭化产生的气体的窜漏、在气孔和裂纹上的碳粒沉积导致的显微结构不均匀有关,由于硅砖的热膨胀系数与碳不同,在温度变化时,造成不同区域产生不同膨胀和收缩,导致硅砖裂纹的产生。 根据硅砖的这种损坏机理,我们研究开发了陶瓷喷涂层,该陶瓷涂层的应用,不仅防止了碳粒在气孔及裂纹上的沉积,而且还使陶瓷涂层承受压应力,由于涂层承受压应力可以有效阻碍裂纹的扩展,促进裂纹在界面处分叉、钝化、偏转,而且涂层对硅砖基体产生的裂纹及微裂纹具有一定的弥合作用,从而有利于提高炭化室墙体的强度。针对当前各种喷涂及修补技术的优缺点,我们拟采用干法喷涂,此方法无需造价高昂的设备,只是利用炭化室墙体本身的高温来使喷出的干粉短时间粘结于硅砖表面,为使之实现,本实验所用粉料进行了颗粒级配且粒度均小于80目,并采用部分原料为超细粉状态。而且添加了助熔剂来降低熔融温度,而且在喷涂时注意喷涂的角度。通过传热计算,喷涂粉料能利用炉墙本身的高温短时间粘结于炉墙表面。 通过对涂层后硅砖的性能的测试可知,硅砖涂层后的气孔率和渗碳量比涂层前大大降低,气孔率由涂层前的24.01%和19.05降低到涂层后的22.73%和18.45%,渗碳深度也由涂层前的15mm降低到涂层后的0.5~3mm。涂层后硅砖的耐磨性比涂层前大大提高。硅砖的磨损失重量由涂层前的0.43g减少到涂层后的0.023~0.076g。涂层后硅砖的热震稳定性大大提高了。涂层前硅砖1~2次就出现裂纹,涂层后硅砖达到15~30次才出现裂纹。


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