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耐火材料应用于高炉为什么会侵蚀、磨损?

发布时间:2022/1/5 17:33:26 点击率:



对高炉炉衬的破坏非常严重的部位是炉腰、炉腹、炉身下部和炉底。造成破坏的原因很多,主要有渣铁的腐蚀和热负荷的作用,碱金属腐蚀和铅锌渗透,碳沉积和机械磨损等。

高炉耐火材料发展
现代大型中型高炉,一代高炉需要10年(甚至15年)。因此,对于耐火材料的品种、材质等都有非常严格的要求。高炉内各部位反应条件不同,工况、温度波动、受热冲击、腐蚀机理等也不一样。所以,要用的耐火材料也不一样,它的材质要有相应的改变。表9-24是高炉炉衬腐蚀线及损坏原因。如图所示,腐蚀最严重的部位在炉腹,炉腰和炉身下部的衬里,这些部位一旦发生损坏,会引起高炉中修或大修,因此,耐火材料品种、质量好坏直接关系到高炉的寿命,直接影响高炉生产的经济效益。
当前,高炉用耐火材料品种繁多,炉身上段一般使用性能优良的粘土砖或高铝砖,炉身下端,炉腰、炉腹部多采用碳制品,莫来石砖,高炉应用如刚玉砖等特种耐火材料,尤其是新近开发的碳化硅砖获得成功。与此同时,其它不定形耐火材料也被广泛使用。
AOD炉的耐火材料寿命直接影响AOD炉龄,在生产成本上也有较大影响。AOD炉子选用镁铬砖、镁白云石砖、白云石砖、耐火混凝土捣打料等。

炉衬爆裂的原因及选材
鼓风炉是用来冶炼不锈钢的热工设备,近年来推广应用于碳钢及低合金钢的生产。操作过程中,炉渣成分及性质变化较大,碱度由初期渣低碱度0.6左右改为高碱度4.0*4.5左右或更高。高浓度的酸渣和喊性渣在高温下受强烈腐浊侵蚀的耐火材料衬里的腐蚀对高浓度MgO-Cr2O3造成衬层损坏的主要因素是:
在高温中,由于气体混合而产生旋涡,形成钢液和炉渣的剧烈湍动与冲刷。
高浓缩温度(1700?1750℃),不坚决大,产生很大的热应力,导致热坠落和结构坠落。
操作温度高,酸渣作用时间长,造成衬里渗入,熔蚀。
因此,AOD炉用耐火材料应具有超凡的抗热震、抗渣性、耐机械磨损、耐腐蚀、结构细、强度高。
美国炉衬材料、英国以镁铬砖为主。国内及西欧各国都十分重视从原料上提高纯度,降低杂质,如镁钙系砖和含碳相应的白云石碳砖和镁白云石砖。
镁铬砖中含有较多数量的方镁石尖晶石相,硅酸盐孤即可存在于空隙中,因此安排结构稳定、细密,且耐酸碱性熔渣腐蚀,在AOD炉膛应用效果良好,镁白石砖具有优良的耐酸碱熔渣功能,抗热震性能好,使用成本低廉,使用范围广;白云石的低碱渣、硅和耐火材猜中的CaO作用产生高熔点的硅酸二钙;凝集于砖外,可保持炉衬。
本发明还具有良好的高温塑性性,可减缓热应力的作用,并减少砖衬开裂和跌落。

炉用耐火材料的腐蚀怎么办?
炉体耐火材料的腐蚀破坏与造渣原理及熔炼过程密切相关。脱碳渣腐蚀:在钢液中Si氧化为Si02后,在脱碳过程中形成一种组分,渣碱度较低,由于熔渣粘度低,MgO在熔融炉内熔化,使MgO在炉衬中形成MgO腐蚀,使MgO在高温下腐蚀,在操练初期,炉渣对炉衬材料的腐蚀。后期除碳时,造渣材料CaO的加入可使渣碱含量增加,粘度增加,溶解度降低,这一阶段对耐火材料的腐蚀影响不大。恢复期间的腐蚀,由于造渣材料的加入,渣碱度较高,同时为了恢复废渣中和砖中的铬,加入硅铁合金,将发生以下反应:
因此,渣中和炉衬材猜中的Cr2O3都能恢复,从而使其结合基体受到破坏,而相邻的MgO粒子则通过冲入钢液,形成对钢液的腐蚀。
全炉役还存在以下腐蚀现象:炉渣腐蚀基体,使集料之间失去了粘结作用,在钢水活动冲刷作用下,耐火材料被冲磨。因为材猜中气孔的存在,使炉渣在渗入到砖体内部并与砖块发生反应,形成了非常厚的变形层,当温度剧变时,很容易跌落破坏。由于风口区耐火材料遭受气流及钢液的猛烈冲刷,使钢中的耐火材料不断被熔化,极易损坏。
为延长炉衬使用周期,一般可从炉衬材料及操作工艺方面加以改进。主要采取两种措施来处理炉衬材料:一是针对风口区和渣线区腐蚀速度快的地区,采用厚壁加工法,目前已广泛采用此方法,对炉衬全体寿数起到重要作用;二是选用优质耐火材料。能通过练习前练习,在练习过程中,可以加入一定量的碳氧和MgO来调节炉渣的成分,避免炉渣碱度大幅降低;为降低出钢温度,加入一定量的操作钢种来冷却钢水,降低炉温;同时也可以通过强化操练操作,缩短操练时间,并在操练结束后,达到达到喷补炉衬目的的目的。
鼓风炉用耐火材料的基本施工方法按三步、三阶段施工方案进行。三段指炉喉浇注及喷淋段、炉身炉腰段、炉缸炉底部分。三阶段为:炉喉浇注期和喷涂期,保护棚搭架、炉身炉腰期,采用吊盘施工,炉缸炉底最晚施工,安排在炉缸点火前,以避免炭砖受潮变质,保证砌体质量。全高炉采用砌筑、填捣、浇注、喷、压注等工艺,是高炉全用耐火材料砌筑和涂敷的方法。

高炉内衬耐火材料施工
用于高炉耐火工程建设的输送高炉用耐火材料工程施工,按以下程序进行。
:A.耐火砖运输:使用叉车在库房分箱取货,然后用专车将耐火砖运往现场,再用叉车运至炉前平台,利用搭在炉子一侧的井架卷扬塔将砖提运到各层平台,转由皮带车送至炉台,并将其转送到炉台。
B.炭砖运输:利用出铁厂的吊车,在铁板1=1临时平台上逐块提升,并由输送轨道推入炉内,再用炉内专用工具装好。不定形的耐火材料运输:由叉车从库房取料,经汽车运往炉前搅拌站平台,通过搅拌混合成混浆后装入泥浆车,然后由料盘送到卷扬车上,再由各层平台送到炉膛内使用。
鼓风炉用耐火材料砌筑的耐火材料,从下往上可分为13大分工序:
A.乱炉底板下浇注料与捣打料施工。
炉底炭胶压人,使炉底与炉底捣打料相结合而充实。
全铺找平层,炭素填充,在灌胶孔全部封焊完毕后,将炭素料运至施工现场,并完成中心划线测量的准备工作,经扁钢分格后实施炭捣找平。
D.砌碳化硅砖。找平层施工完毕并达到规范要求后,安装钢架和支枕,然后由中间开始砌筑,最后用风镐将其捣固,将膨胀缝内的填料填满。全铺炭砖炉底:用专用工具吊炭砖(真空吸盘)就位,按每层炭砖施工图纸规定的角度位置施工,以50—70%炭砖胶接材料进行砌筑。F.砌筑混合炉底部:采用环状炭砖支座施工,完成此项工作后,可进行炉墙砌筑。G.铁制口机下炉缸炭砖。H.砌筑铁口的炉缸壁。一.砌气孔下面的炉缸墙。J.气缸壁与气缸壁。砌炉腹部和部分炉腰的耐火砖。L.砌炉炉身和部分炉腰耐火砖。M.完成炉喉浇注料的施工。

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