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一包到底耐火材料損毀機理

發(fā)布時(shí)間:2021-09-23 09:36:45 人氣:

  盡管一包到底工藝技術(shù)具有優(yōu)勢,但是,卻給耐火材料帶來(lái)了諸多負面影響。與魚(yú)雷罐耐火材料相比,一包到底鐵水包耐火材料更易損毀,壽命較低,其主要影響因素有以下幾個(gè)方面:

  一是熔渣侵蝕?;瘜W(xué)分析表明,鐵渣中含有大量的CaO和FeO等氧化物?,F場(chǎng)取樣分析顯示,與渣相接觸的鋁碳化硅碳磚體一側,Ca濃度明顯升高。這說(shuō)明渣中的Ca滲透到了渣線(xiàn)和包壁的磚體中;與包壁磚比較,渣線(xiàn)磚中的Ca滲入到磚體深度更深;滲透到磚體中的CaO與磚中的Al2O3和SiO2反應,生成低熔點(diǎn)的化合物鈣黃長(cháng)石Ca2Al2SiO7或鈣長(cháng)石CaAl2Si2O8。此外,殘磚侵蝕層內部有一定量的金屬Fe存在,預示渣中的FeO可能滲透到鋁碳化硅碳材料中,并與材料中的SiC和C成分發(fā)生了反應。上述因素會(huì )造成材料組織劣化,引起結構性剝落,由此縮短包襯使用壽命。

  二是脫硫劑化學(xué)侵蝕。脫硫劑對包襯的侵蝕的主要渠道是通過(guò)界面反應形成界面反應產(chǎn)物和共融物,或因反應產(chǎn)物熔點(diǎn)低而溶蝕,或因共融物共融點(diǎn)低而被沖刷掉,或因反應產(chǎn)物與包襯材質(zhì)特性相異,而從包襯磚本體變質(zhì)剝離,最終造成了鐵水包襯的損壞。脫硫劑化學(xué)成分以CaO為主,還含有CaF2,與鋁碳化硅碳磚中的Al2O3和SiO2的等氧化物發(fā)生反應,可能生成低熔點(diǎn)或低共融點(diǎn)的物質(zhì)。顯然,CaF2與包襯中Al2O3和SiO2共融點(diǎn)都低于鐵水溫度,因而CaF2將對包襯有較大損害,容易造成耐火材料熔蝕。磚襯中的Al2O3和SiO2與CaO反應性較強,反應產(chǎn)物的熔點(diǎn)或共融點(diǎn)大多低于鐵水溫度,因此,磚襯在使用中容易受到脫硫劑的化學(xué)侵蝕而損壞。

  三是熱剝裂。加蓋和不加蓋鐵水包內的耐火材料表面溫度有較大差異。鐵水包鐵水兌入轉爐后,正??瞻鼤r(shí)間為2個(gè)多小時(shí),鐵水包中的耐火材料表面溫度下降到了800℃~600℃,冬季會(huì )更低。此時(shí),一旦重新裝入鐵水,耐火材料溫差將達到700℃~900℃。包襯受到強烈的急冷急熱影響,由表面和內部的膨脹差產(chǎn)生應變,極易造成包襯表面剝裂,進(jìn)而剝落。

  四是鐵水機械沖刷或沖擊。京唐高爐出鐵擺動(dòng)溜槽出口至鐵水包包底高度約為6.5米,當鐵水從擺動(dòng)溜槽流出時(shí),以自由落體方式直達包底區域,對鐵水包包底和包壁造成強烈的沖擊。

  五是渣鐵機械沖擊。為了消化庫存渣鐵,京唐公司將渣鐵粒度分為3級,除了小粒度的渣鐵供燒結配料外,中間粒度10mm~40mm的渣鐵裝袋后,在煉鋼作業(yè)區由起重機吊運袋裝渣鐵加入空鐵水包內,較大粒度40mm~200mm的渣鐵在煉鐵作業(yè)區從鐵溝加入鐵水包內。加入渣鐵的過(guò)程中,掉落的渣鐵將對鐵水包內耐火材料形成嚴重的機械沖擊。

  六是可逆熱膨脹。耐火材料一般具有可逆熱膨脹特性,即熱脹冷縮。裝滿(mǎn)鐵水時(shí),鐵水包襯高度方向可能產(chǎn)生約40mm的膨脹量,考慮鋼殼膨脹和磚縫的吸收,其膨脹量仍然可觀(guān);而空包時(shí),包襯溫度降低到800℃~600℃。如此反復冷熱,可能造成包壁和渣線(xiàn)磚的整體結構的破壞,導致包壁或渣線(xiàn)出現橫向裂縫,而裂縫處極易出現鉆鐵現象,從而可能對工作襯和永久襯造成損壞,嚴重時(shí),將導致漏包事故的發(fā)生。

  七是機械剝裂。受鋁碳化硅碳材料的熱膨脹和鋼殼輕微的變形等因素影響,鐵水包內的耐火材料會(huì )受到較大的局部擠壓力,此時(shí)包壁極易出現裂紋。


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