[01375866]铁水脱硫喷枪破损机理及提高其寿命的研究

在铁水预处理系统，主要脱硫方法为使用脱硫喷枪对混铁车或铁水罐进行顶喷脱硫法，一般钢种要求，脱硫后铁水硫含量＜0.015%，优质钢要求铁水硫含量＜0.005%。而影响铁水脱硫正常生产的绝大多数情况是脱硫喷枪用耐火材料的破损，若在处理过程中发生换枪（换枪时间20～25分钟），对实现生产计划的兑现影响较大，因而脱硫喷枪的寿命对炼钢生产及降低耐火材料成本有着重要意义，为此，该研究在如下两方面对脱硫喷枪进行研究：　　1）采用有限元法分析在烘烤及使用过程中不同结构脱硫喷枪中的温度分布应力分布，找出了较合理的喷枪结构，并分析了材料的性能对温度及应力的影响。　　有限元是一种较为成熟的应力分析方法，但过去在耐火材料中应用很少，因为耐火材料为非均匀脆性材料，使用情况复杂，计算困难。近年来由于计算机技术的发展及有限元方法的进步，使得有限元法在耐火材料中的应用成为可能。近年来国外在这方面的报道成倍增长，但未见有关脱硫喷枪的报道，本工作在国内外首次进行这方面的工作。　　2）对莫来石浇注料的组成、工艺对加热过程中的膨胀等性能进行了研究，在此基础上根据热应力的计算结果，得到了合理的组成与工艺，根据以上两方面的结果，优化脱硫喷枪枪芯结构和耐火材料，开发出低热应力高寿命的铁水脱硫喷枪，应用于生产中取得良好的结果。　　该项目的研制成功，提高了铁水脱硫喷枪的使用寿命，脱硫枪平均使用寿命从攻关前2002年的25.9次提高到该课题的38.1次，采用该技术，仅武汉钢铁有限责任公司第三炼钢厂年直接经济效益为250万元。同时由于脱硫喷枪的寿命提高，可以实现脱硫生产中计划换枪，基本消除了非计划换枪对脱硫生产组织的影响，该项技术对提高脱硫设备处理铁水能力及降低生产成本有很大作用。因此，该产品的研制成功，其推广价值良好，市场发展广阔。　　该项目采用有限元法分析脱硫喷枪的热机械应力、结合喷枪用耐火材料材质研究进行综合分析的方法可推广应用于其它耐火材料的研究。