耐磨合金在镍闪速炉炉体水冷件上的应用.pdf

5 2 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 3 年2 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 3 ．0 2 ．0 1 5 耐磨合金在镍闪速炉炉体水冷件上的应用 朱学松，蔡栋元，王志义 金川集团公司镍冶炼厂，甘肃金昌7 3 7 1 0 4 摘要金川镍闪速炉2 0 1 0 年大修时首次将耐磨合金涂镀在水冷元件上，应用于镍闪速炉炉体。生产实 践表明，耐磨合金的应用降低了镍闪速炉的检修频率，提高了炉寿命。 关键词镍闪速炉；耐磨合金；水冷元件；应用 中图分类号T F 8 1 5文献标志码B文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 3 0 2 0 0 5 2 0 3 A p p l i c a t i o no fA b r a s i o n 。_ R e s i s t a n tA l l o yi nW a t e r 。_ C o o l i n gE l e m e n t o fN i c k e lF l a s hF u r n a c eB o d y Z H U X u e s o n g ，C A ID o n g y u a n ，W A N GZ h i y i N i c k e lS m e l t e r ，J i n c h u a nG r o u pC o ．，L t d ，J i n c h a n g7 3 7 1 0 4 ，G a n s u ，C h i n a A b s t r a c t A b r a s i o n r e s i s t a n ta l l o yw a sc o a t e do nw a t e r c o o l i n ge l e m e n to fJ i n c h u a nn i c k e lf l a s hf u r n a c e b o d yf o rt h ef i r s tt i m ei n2 0 1 0 ．T h ep l a n tp r a c t i c es h o w st h a tt h ea p p l i c a t i o no fa b r a s i o n - r e s i s t a n ta l l o yr e d u c e st h em a i n t e n a n c ef r e q u e n c ya n di m p r o v e sf u r n a c es e r v i c el i f e ． K e yw o r d s n i c k e lf l a s hf u r n a c e ；a b r a s i o n r e s i s t a n ta l l o y ；w a t e r c o o l i n ge l e m e n t ；a p p l i c a t i o n 镍闪速炉的内衬和水冷元件长期受精矿、高温 熔体和烟气的强烈冲刷，磨损腐蚀较为严重，直接影 响到内衬和水冷元件的使用寿命。为了减低内衬和 水冷元件的侵蚀速度，镍闪速炉设计时根据不同部 位的结构特点设计了相应的内衬和水冷元件。 金川镍闪速炉自1 9 9 2 年投产以来，经过不断扩 能改造，生产能力不断提高。精矿处理量从最初的 2 0 万t ／a 逐步提高到6 0 万t ／a ，2 0 1 0 年大修后预计 达到7 0 万t ／a ，投料量从6 0t ／h 提高到9 0t ／h ，产量 从最初不到1 万t 提高到5 万t ，大修后预计达到6 万t 。在2 0 1 0 年大修拆炉阶段发现冷却元件和内衬 损耗严重，因此大修时针对不同的部位采取了相应 的措施，以提高其使用寿命，耐磨合金就是在本次大 修中首次应用于镍闪速炉炉体。 收稿日期2 0 1 2 - 1 0 - 2 4 作者简介朱学松 1 9 8 7 一 ，男，甘肃金昌人，助理工程师． 1 镍闪速炉炉体结构的特点 镍闪速炉有两种炉型，一种为奥托昆普型，另一 种为因科型，两种炉型在结构上大体相同。图1 为 带贫化区的奥托昆普型镍闪速炉。 精矿和其他物料与富氧空气混合均匀后，通过 反应塔顶的精矿喷嘴喷入反应塔，在3 ～5S 时间内 完成熔炼反应，形成熔体进入沉淀池。在沉淀池内 完成渣、铜的初步澄清分离，流经贫化区后经过电极 系统彻底分离，最后炉渣从渣口放出，经过水淬后拉 往渣场废弃；冰铜从铜口放出进入转炉；沉淀池和贫 化区产生的高温烟气通过上升烟道进入余热锅 炉‘1 。。 2 冷却元件的侵蚀情况 由于镍闪速炉内为高温熔体和烟气，冷却元件 万方数据 2 0 1 3 年2 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y ] ．b g r i m m ．c n 5 3 的工作环境相当恶劣，高温熔体和烟气的冲刷和侵 蚀十分严重，特别是烟气流经的区域，磨损更为严 重，如反应塔和上升烟道连接部水套。为了减少磨 蚀，防止水套磨漏后发生漏水事故，设计了符合连接 部结构的齿形水套 如图2 所示 。该异形水套由铸 铜块、铜管及吊挂装置组成，该水套应用于反应塔及 上升烟道连接部，通过吊挂装置安装在围板及钢结构 本体上，在齿中间砌筑耐火材料，提高了冷却强度。 图1 镍闪速炉炉体结构示意图 F i g ．1S t r u c t u r ed i a g r a mo fn i c k e lf l a s hf u r n a c eb o d y 图2齿形水套结构示意图 F i g ．2 S t r u c t u r ed i a g r a mo ft o o t h f o r mw a t e rj a c k e t 齿形水套齿间砌筑耐火材料，同时起到吊挂和 固定耐火材料的作用，烟气从下部经过时长期冲刷 齿形水套，金川镍闪速炉2 0 1 0 年大修时拆除后发现 齿形水套冲刷十分严重，部分外水道已经裸露。 3 提高冷却元件使用寿命 镍闪速炉炉体冷却元件多数为铸铜，由于铜的 热传导性能较好，但耐磨性能较差，且熔点较低，不 耐高温，故高温烟气和熔体对其侵蚀较为严重。为 了提高冷却元件的使用寿命，一方面可以改进其结 构和冷却强度，降低其热负荷，但要减缓其侵蚀速 度，可以将冷却元件体积增大，但这势必会影响其热 传导性能，同时增加了运输难度和经济成本。因此 可以从减缓其磨耗方面加以改进。 近年来耐磨合金和表面处理技术快速发展， 2 0 1 0 年镍闪速炉冷修就应用了这一科技成果。在 水套表面涂覆耐磨合金可以提高其使用寿命，同时 耐磨合金表面高低不平，黏附性较强，有利于挂渣， 鉴于耐磨合金的上述优点，本次冷修将反应塔及上 升烟道连接部齿形水套涂镀了耐磨合金。 镍闪速炉烟气冲刷最为严重的是反应塔连接部 齿形水套，由于此处烟气流速较快且烟气量大，是烟 气的必经之处，由于烟气从反应塔流向沉淀池，故反 应塔靠上升烟道连接部磨损更为严重[ 2 ] ，因此大修 时将连接部西半圆齿形水套表面涂覆耐磨合金，以 减轻其磨损程度 如图3 所示 。 同时镍闪速炉炉炉后热渣流槽为炉内热渣从渣 口流到水淬系统的通道，由于长期与热渣接触，受高 温熔渣冲刷，磨损也较为严重，本次冷修将热渣流槽 表面也涂覆了耐磨合金 如图4 所示 。 反应塔连接部齿形水套和热渣流槽表面涂覆耐 磨合金后，经过半年的使用，停料点检时发现反应塔 齿形水套冲刷程度明显减轻，挂渣状况良好；热渣流 槽完好无损，达到了预期的效果。在使用了耐磨合 万方数据 5 4 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．e n 2 0 1 3 年2 期 图3 表面涂覆耐磨合金的水套 F i g ．3 W a t e rj a c k e tw i t ha b r a s i o n r e s i s t a n t a l l o yc o a t e do ni t ss u r f a c e 图4 热渣流槽表面涂覆耐磨合金示意图 F i g ．4 S k e t c hm a po fa b r a s i o n - r e s i s t a n ta l l o y c o a t e do ns u r f a c eo fs l a gl a u n d e r 金以后，水套由于烟气熔体冲刷导致的漏水几率大 大降低，延长了检修周期，在一定意义上来说提高了 炉寿命。 同时在本次试验之后，耐磨合金还可应用于其 他精矿、熔体和烟气冲刷剧烈的区域，如鼠笼打散 机、气流干燥管、冲渣水管等区域。由于耐磨合金在 冶金炉窑上应用尚不够广泛，所以此领域有待进一 步研究和探讨。 4结论 反应塔连接部齿形水套和热渣流槽表面涂覆耐 磨合金后，水套冲刷程度明显减轻，挂渣状况良好， 热渣流槽完好无损，延长了检修周期，提高了闪速炉 的寿命。 参考文献 E l i 王万涛，蔡伟．镍闪速炉职工培训教材E M ] ．甘肃金昌， 2 0 1 0 ． E 2 ] 刘成西。优化镍闪速炉内衬与冷却件设计，提高生产能 力口] ．工业炉，2 0 0 7 ，2 9 4 1 8 2 0 ． 有色金属 冶炼部分 目前被中文核心期刊要目总览、美国化学文摘 C A 、中国有色金属文摘、中国冶金文摘、中国化学化工文摘、中国有色 金属文献数据库、中国化学数据文摘库所收录，是中国科技论文统计源期刊、 全国中文核心期刊、R C C S E 中国核心学术期刊 A 、中国核心期刊 遴选 数据库 收入期刊、中国学术期刊 光盘版 入编期刊、中国学术期刊综合评价数据库来源 期刊、中国期刊网入编期刊、中国万方数据库收入期刊、C A J C D 执行优秀期刊、 中文科技期刊数据库收入期刊。 本刊2 0 13 年定价每册1 0 元，全年1 2 0 元，邮发代号2 4 6 4 ，欢迎新 老读者继续订阅本刊 万方数据