Le rôle des matériaux réfractaires des hauts fourneaux dans la production de fer

Principaux équipements et conditions de fonctionnement des hauts fourneaux

Le haut fourneau est un équipement essentiel dans la métallurgie de l'acier, responsable d'environ 73% de la consommation totale d'énergie dans la production de métaux utilisables.5 tonnes de coke sont consomméesBien que la consommation de matériaux réfractaires puisse sembler minime, la consommation de matériaux réfractaires est relativement faible.la dégradation des revêtements réfractaires conduit souvent à l'arrêt des fours pour maintenance, ayant une incidence significative sur la productivité.

Afin d'améliorer la productivité des hauts fourneaux et de réduire la consommation de carburant, les mesures clés comprennent l'augmentation du volume du four, l'augmentation de la température de l'air du haut fourneau et l'injection de carburants auxiliaires tels que l'huile lourde,gaz naturelIl est également essentiel d'utiliser des matériaux réfractaires plus durables et de veiller à leur protection.

Par exemple, un haut fourneau d'un volume de 5000 m3 consomme environ 3,5 kt de matériaux réfractaires pour sa doublure, tandis que ses trois poêles à chaud et autres équipements auxiliaires en nécessitent 27 autres.5 ktEn fonction des conditions de fonctionnement et des interactions entre les revêtements et les agents érosifs, la revêtement réfractaire est divisé en huit zones, comme illustré sur la figure 11-1:

1. La gorge:Situé dans la partie supérieure du four, où les matières premières sont préchauffées.
2. Corps du four:Composé de deux sections: une partie supérieure non refroidie et une partie inférieure refroidie à l'eau à l'aide de refroidisseurs de plaques spécialisés.
3. Le ventre:Connue sous le nom de zone de réduction.
4. Les bosses:Cette région abrite la zone tuyere, où l'air est soufflé dans le four et la combustion se produit.
5. Le foyer:La partie circulaire sous les bosses.
6. Sortie de boues:Positionné dans la région supérieure du foyer.
7. Le Taphole:Trouvé dans la partie inférieure du foyer.
8. Plancher du fond et du four:Constituant la partie inférieure du four.

Températures de fonctionnement par zone

• Corps supérieur du four et gazoducs:300°C à 400°C
• Corps inférieur du four:1200°C à 1250°C
• Les bosses:1710°C à 1750°C
• Le foyer:1550°C à 1600°C
• Plancher du four:1300°C
• Des chutes inclinées:1500°C

L'usure la plus élevée se produit dans la partie inférieure du corps du four et des coques, ce qui rend la durée de vie de la doublure réfractaire dans ces zones critique pour la durée de vie globale du four.

Causes des dommages réfractaires

1. Érosion chimique:Réactions chimiques intenses provoquées par les scories, en particulier dans le corps inférieur du four, impliquant des vapeurs alcalines, du monoxyde de carbone et du zinc.
2. Choc thermique:Des fluctuations de température importantes induisent un stress thermique.
3. Pour l'abrasif mécanique:L'usure est due à la baisse des matières premières.
4. Érosion:Le gaz et le fer liquide érodent les particules solides.

Solution et matériaux

Pour lutter contre ces défis, les matériaux réfractaires des hauts fourneaux doivent présenter une excellente résistance à l'usure, à la dérive thermique (200 heures à 450 °C) et une stabilité contre le monoxyde de carbone et le cycle thermique..Toutefois, même les hauts fourneaux de grande taille produisant 2 à 2,5 tonnes de fer brut par unité nécessitent des mesures supplémentaires lorsque la pression du gaz à la gorge atteint 0,2 à 0,25 MPa.

Les matériaux réfractaires couramment utilisés comprennent:

• Briques de corindon sintré avec liaison mullite:La teneur en Al2O3 est de 88 à 94%, la porosité apparente de 15 à 13,5%.
• Briques de corindon sintré avec liaison de bauxite:teneur en Al2O3 de 88%, porosité apparente de 13 à 16%.
• Brickes de chrome-corindon sintrées:teneur en Al2O3 de 92%, teneur en Cr2O3 de 7,5%, porosité apparente de 16 à 19%.

Ces matériaux réfractaires à haute teneur en alumine et à faible porosité apparente sont essentiels pour maintenir la stabilité opérationnelle du four et prolonger sa durée de vie.