摘要：通過利用排除法查找造成海綿鐵氧化的主要原因，并逐條落實改進措施，從而減少海綿鐵氧化現象，提高了海綿鐵生產質量。
關鍵詞：海綿鐵氧化,SiC罐密封,還原劑燒損,窯頭、窯尾溫度控制
1前言
泰東粉末自2006年建成投產以來，迅速成長并先后開發(fā)出多種產品系列，成為綜合實力排名全國前列的知名廠家。不斷改進和提高產品質量，占領產品質量制高點是企業(yè)持之以恒的發(fā)展道路和重要舉措。其中降低海綿鐵氧化，提高海綿鐵質量就是重要舉措之一。
2海綿鐵氧化現象調查
我公司以軋鋼除鱗鐵粉為原料主體，配加還原劑焦末、石屑并裝入SiC罐窯車，經預熱、還原、冷卻，制得還原鐵粉的中間產品——海綿鐵。在還原過程中，由于各種原因，海綿鐵氧化現象較為嚴重，僅海綿鐵頭部氧化部分長度就達100～200mm，以單根海綿鐵75kg計算，海綿鐵頭部氧化100～200mm，質量5～10Kg，整車質量損失100～200Kg，每月產量損失72～144噸。主要氧化部位在頭部、SiC罐結合部兩方面。海綿鐵氧化頭在一次粉破碎時必須去除，以消除對一次粉質量的影響。
3海綿鐵氧化原因分析
海綿鐵氧化是一個綜合而復雜的過程，可能造成氧化的原因包括：裝車工藝，還原工藝，進車工藝，窯爐性能等方面。下面我們就各種因素逐一分析。
3.1裝車環(huán)節(jié)
從海綿鐵頭部氧化嚴重的現象來看，SiC罐封口料選擇及封口方法不當，造成焦末燒損嚴重應是造成海綿鐵氧化的主要原因之一。我們采用大小罐搭配的的組車模式，使得罐體之間密封不良，從而使罐內鐵與氧氣接觸，造成了海綿鐵氧化。
3.2窯爐性能及還原工藝因素。
隧道窯分預熱段、還原段、冷卻段三個部分，還原過程要在密封情況下進行。整個過程溫度從窯頭逐步升高，待還原完畢后迅速冷卻，防止重新氧化。窯頭溫度不宜超過500℃，否則易出現進窯窯車SiC罐急熱炸裂導致倒罐事故，并且在溫度低于570℃時，還原反應主要體現為：
1∕4Fe3O4+C=3∕4Fe+CO △H298=167.59KJ∕mol
固體碳能直接還原鐵的氧化物，由于固體與固體之間的接觸面很有限，所以固-固反應速度慢;當溫度高于570℃，反應按下述過程進行：
3Fe2O3+C=2Fe3O4+CO △H298=108.91KJ∕mol
Fe3O4+C=3FeO+CO △H298=194.26KJ∕mol
FeO+C=Fe+CO △H298=158.28KJ∕mol
反應劇烈，還原劑急劇減少(即所謂的燒損)，罐頂密封性變差，使海綿鐵尤其是海綿鐵頂部氧化，我們實際操作中窯頭溫度在600℃左右，超過了工藝要求;在冷卻段，還原工藝要求海綿鐵還原完畢后溫度迅速降低，一般要求窯車出窯溫度不宜超過65℃，否則易出現海綿鐵中的鐵與空氣中的氧結合，發(fā)生氧化反應。實際檢測，出窯窯車溫度在80℃左右，同樣超出工藝要求，因此，窯頭、窯尾溫度過高也是海綿鐵氧化的主要原因之一。隧道窯冷卻段由薄壁間接冷卻、水箱間接冷卻、風箱間接冷卻和風直冷組成,其中，窯車經過水箱間接冷卻帶時，海綿鐵溫度降低500℃左右，因此，水箱間接冷卻是冷卻段的關鍵環(huán)節(jié)，是降低窯車溫度的最重要方式。
綜上所述，SiC罐封口料選擇及封口方法不當，罐體之間密封不良，窯頭、窯尾溫度過高是造成海綿鐵氧化的主要原因。
4改進措施
4.1改善還原罐體連接密封
將用于SiC罐體密封的耐火泥，做對比試驗：
實驗一：將耐火泥用水在池內浸泡24小時，然后用于SiC罐體間密封，在1#窯46#窯車做實驗，經預熱、還原、冷卻工藝，在三天的還原過程中，有幾列密封泥脫落，由于罐體密封不良，造成部分海綿鐵氧化。
試驗二：將耐火泥用工業(yè)玻璃水以1：3的比例配比，在2#窯78#窯車試驗，經相同工藝后，密封泥無脫落現象，整車海綿鐵無氧化現象。
通過對比試驗，在耐火泥中加入玻璃水，提高耐火泥的粘結性，在燒制過程中，提高了SiC罐與耐火泥的粘合度，使密封泥在高溫過程中不易脫落，對SiC罐起到了良好的密封效果，有效解決了因罐體密封不良造成的海綿鐵體氧化。
4.2改善還原罐口密封性
我們做如下對比試驗：
選取一組待裝窯車中4排罐，每排用不同封口料封口，出窯后測被氧化長度，結果如下：
試驗證明，用第4種封口料所燒成的海綿鐵氧化頭最短，使用該種封口料，密封性增強，更符合海綿鐵還原工藝要求。
4.3改善水冷箱循環(huán)性
隧道窯水冷箱采用循環(huán)水系統(tǒng)，與許多崗位共用一路水源作為冷卻水水源。經測量，窯爐水箱的出水溫度高達100℃，在此溫度下出窯的海綿鐵氧化現象頻繁。水箱循環(huán)水進水管道為DN25，出水管道DN80，進出水量小，流動性差;水質硬度較高，在水箱內容易結垢，降低水箱冷卻效果;每年進行一次水箱除垢，不能滿足生產要求。
改進措施：⑴將進水管道由Φ25改為Φ50，Φ80出水管道由單個改為2個;⑵在循環(huán)水加軟化除垢劑，改善水質硬化現象;⑶水箱除垢頻次改為2次/年。
4.4加快風箱的風通傳導
海綿鐵車間密封過嚴，窯爐兩側溫度高達65℃，導致風箱、薄壁冷卻進風溫度過高，冷卻效果變差，窯車經此不能良好降溫，出現海綿鐵氧化頻繁，海綿鐵合格率降低。車間窯爐頂部只在窯頭、尾設有引風口，而在溫度最高的窯爐還原段無引風口，窯爐兩側空氣流動性差，外部冷空氣難以進入。
改進措施:⑴把車間頂部，窯爐還原段加裝引風口，使窯頭、尾引風口貫通。⑵拆除窯爐兩側部分采光板。⑶窯路中間加設通風機4臺。通過以上措施，加快風通量，降低風箱和薄壁冷卻段進風溫度，加快窯內熱傳導，降低產品出窯溫度。
5實施效果檢驗
5.1我們統(tǒng)計了10年3月～5月與09年同期海綿鐵氧化頭長度對比如下：
5.2我們同時對10年3月～5月與09年同期海綿鐵氧化部分(氧化頭與罐體結合部)氧化對海綿鐵造成的產量損失統(tǒng)計如下：
通過以上效果圖，我們可以得出，我們的改造達到并超過了海綿鐵氧化頭≤10cm，氧化造成質量損失≤50噸/月的預期目的，取得了理想而顯著的效果。
6氧化部分的利用
根據海綿鐵氧化程度(含氧量)的不同，我們分類存放，同時結合還原爐氫氣還原所需碳氧成分動態(tài)平衡的原理，在生產一次粉所用海綿鐵碳成分超標時適量加入，滿足還原爐生產工藝需求。
7結語
我們對造成海綿鐵氧化的原因進行了深入的研究，利用排除法找出了導致海綿鐵氧化的主要原因，并逐條進行了相應的改造，經過分析、對比，我們的改造達到并超過了預期目的，取得了良好而顯著的效果，為生產成分穩(wěn)定、質量優(yōu)良的還原鐵粉奠定了堅實基礎。同時，我們也看到，海綿鐵氧化現象依然存在，在今后的工作中，我們將進一步強化生產過程質量控制，繼續(xù)降低海綿鐵氧化，為公司效益的提高做出更大的貢獻。
