Исследование и применение высокопрочных износостойких бетонов для грануляционных башен доменных печей

Гранулировочные башни доменных печей являются важнейшим оборудованием в чугунолитейном производстве для переработки высокотемпературного расплавленного шлака. Высокотемпературный расплавленный шлак быстро охлаждается водой, образуя гранулированный шлак, который затем отделяется от шлака через отстойник, распределительный резервуар и вращающийся барабанный обезвоживающий аппарат, в конечном итоге превращаясь в шлак, пригодный для повторного использования в качестве сырья для производства цемента, что обеспечивает переработку ресурсов, энергосбережение и сокращение выбросов.

В связи с высокой температурой, сильными ударами и высокой коррозионной активностью среды грануляционных башен требования к высокотемпературным износостойким материалам, используемым для футеровки, чрезвычайно высоки. Хотя традиционные литые стальные и чугунные плиты обладают высокой прочностью, они подвержены окислению и коррозии при высоких температурах, что приводит к короткому сроку службы и частым циклам технического обслуживания. Поэтому износостойкие бетоны постепенно стали идеальной альтернативой для футеровки грануляционных башен.

I. Преимущества и направления развития износостойких литейных материалов

По сравнению с металлической футеровкой износостойкие литейные материалы обладают такими преимуществами, как простота конструкции, высокая прочность, высокая износостойкость и длительный срок службы. В процессе изготовления на поверхность печи просто укладывается стальная сетка, а затем износостойкий литейный материал заливается или наносится на футеровку для формирования плотного износостойкого слоя.

Однако традиционные износостойкие литейные материалы по-прежнему имеют ряд недостатков в эксплуатации, таких как недостаточная термостойкость, локальный износ и снижение высокотемпературной прочности. Для дальнейшего повышения эксплуатационных характеристик исследовательская группа разработала новый тип износостойкого материала с использованием хромового корунда в качестве основного сырья, стремясь значительно увеличить общий срок службы и эксплуатационную стабильность футеровки печи.

II. Сырье и состав износостойкого литейного материала

В новом износостойком литейном материале в качестве основного заполнителя используется плавленый хромовый корунд. Хромовый корунд получают путем высокотемпературной плавки глинозема и оксида хрома, обладая высокой твердостью, хорошей прочностью и превосходной износостойкостью.

В матрицу добавляют порошок хромового корунда, порошок активированного глинозема, порошок оксида хрома и высокоглиноземистый цемент, а также водоредуцирующую добавку для улучшения текучести. Регулируя соотношение микропорошка глинозема и цемента, износостойкий бетон сохраняет высокую прочность, обладая хорошей удобоукладываемостью и плотностью.

После смешивания, перемешивания, формования, отверждения и обжига образцы прошли эксплуатационные испытания, включая такие показатели, как насыпная плотность, открытая пористость, прочность на изгиб и прочность на сжатие, для подтверждения комплексных характеристик нового высокотемпературного износостойкого материала.

III. Анализ эксплуатационных характеристик и результаты

1. Характеристики конструкции

Новый износостойкий бетон обладает хорошей текучестью, что соответствует требованиям строительства на месте. Сочетание микропорошка оксида алюминия и водоредуцирующей добавки улучшает однородность шликера, обеспечивая плавный процесс литья без существенной сегрегации и высокую эффективность конструкции.

2. Характеристики при комнатной температуре

После термообработки насыпная плотность материала значительно увеличивается, пористость уменьшается, а структура становится более компактной. С увеличением содержания микропорошка оксида алюминия одновременно увеличиваются прочность на сжатие и изгиб износостойкого бетона, а его общие механические свойства превосходят обычные бетоны.

3. Характеристики при высоких температурах

При температуре 600 °C прочность и износостойкость износостойкого бетона дополнительно улучшаются. Хромовый корунд и высокоглиноземистый цемент образуют кристаллические фазы CA и α-Al₂O₃ при высоких температурах, что повышает структурную стабильность материала и делает его высокоэффективным износостойким материалом.

V. Заключение

Благодаря использованию хромового корунда в качестве основного сырья и оптимизации соотношения компонентов в составе был разработан новый износостойкий бетон, обладающий высокой прочностью, высокой плотностью и превосходной износостойкостью, что позволяет отнести его к передовым высокотемпературным износостойким материалам. Его основные преимущества включают:

Превосходные конструкционные характеристики и простоту эксплуатации;

Значительно повышенную прочность как при комнатной, так и при высоких температурах;

Высокую износостойкость и термостойкость;

Длительный срок службы и низкие затраты на обслуживание.

Успешное применение этого нового износостойкого бетона в башнях грануляции доменных печей обеспечивает важную техническую поддержку энергосберегающей, безопасной и экологически чистой работы в металлургической промышленности и имеет широкое применение.