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一包到底耐火材料損毀機理

發表時間:2019-09-04【

盡管一(yi)包(bao)到(dao)(dao)底工藝技(ji)術(shu)具有優勢,但是(shi),卻給(gei)耐(nai)火(huo)材(cai)料(liao)帶(dai)來了諸多負面影響。與魚(yu)雷罐耐(nai)火(huo)材(cai)料(liao)相(xiang)比,一(yi)包(bao)到(dao)(dao)底鐵水包(bao)耐(nai)火(huo)材(cai)料(liao)更易損毀,壽命較低,其主要(yao)影響因素有以下幾(ji)個方面:

一是熔渣侵蝕(shi)。化學分析(xi)(xi)表明(ming),鐵渣中含有大(da)量的(de)(de)CaO和FeO等(deng)氧化物。現(xian)場取樣分析(xi)(xi)顯(xian)示,與(yu)(yu)(yu)渣相接觸的(de)(de)鋁(lv)碳化硅碳磚(zhuan)(zhuan)體(ti)一側,Ca濃度明(ming)顯(xian)升高。這說明(ming)渣中的(de)(de)Ca滲透(tou)到(dao)了渣線和包壁的(de)(de)磚(zhuan)(zhuan)體(ti)中;與(yu)(yu)(yu)包壁磚(zhuan)(zhuan)比(bi)較,渣線磚(zhuan)(zhuan)中的(de)(de)Ca滲入到(dao)磚(zhuan)(zhuan)體(ti)深(shen)度更(geng)深(shen);滲透(tou)到(dao)磚(zhuan)(zhuan)體(ti)中的(de)(de)CaO與(yu)(yu)(yu)磚(zhuan)(zhuan)中的(de)(de)Al2O3和SiO2反(fan)應,生成(cheng)低熔點的(de)(de)化合物鈣黃(huang)長石(shi)Ca2Al2SiO7或鈣長石(shi)CaAl2Si2O8。此(ci)外,殘磚(zhuan)(zhuan)侵蝕(shi)層內(nei)部(bu)有一定(ding)量的(de)(de)金屬Fe存在,預示渣中的(de)(de)FeO可能滲透(tou)到(dao)鋁(lv)碳化硅碳材(cai)料(liao)中,并與(yu)(yu)(yu)材(cai)料(liao)中的(de)(de)SiC和C成(cheng)分發生了反(fan)應。上述因素會造成(cheng)材(cai)料(liao)組織(zhi)劣化,引(yin)起(qi)結構性剝落,由此(ci)縮短包襯使用壽命(ming)。

二是脫(tuo)(tuo)硫(liu)劑化學(xue)侵蝕(shi)(shi)(shi)。脫(tuo)(tuo)硫(liu)劑對包襯(chen)(chen)的(de)(de)侵蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)主要渠(qu)道是通過界面反(fan)(fan)應形成界面反(fan)(fan)應產(chan)物(wu)和共(gong)融(rong)物(wu),或(huo)因(yin)反(fan)(fan)應產(chan)物(wu)熔點(dian)(dian)低(di)而溶(rong)蝕(shi)(shi)(shi),或(huo)因(yin)共(gong)融(rong)物(wu)共(gong)融(rong)點(dian)(dian)低(di)而被沖(chong)刷(shua)掉(diao),或(huo)因(yin)反(fan)(fan)應產(chan)物(wu)與包襯(chen)(chen)材質特(te)性相異,而從包襯(chen)(chen)磚本體變質剝離,最終造成了鐵水包襯(chen)(chen)的(de)(de)損壞。脫(tuo)(tuo)硫(liu)劑化學(xue)成分以(yi)CaO為主,還含有CaF2,與鋁碳(tan)化硅碳(tan)磚中的(de)(de)Al2O3和SiO2的(de)(de)等氧化物(wu)發生反(fan)(fan)應,可能生成低(di)熔點(dian)(dian)或(huo)低(di)共(gong)融(rong)點(dian)(dian)的(de)(de)物(wu)質。顯然,CaF2與包襯(chen)(chen)中Al2O3和SiO2共(gong)融(rong)點(dian)(dian)都低(di)于鐵水溫(wen)度,因(yin)而CaF2將對包襯(chen)(chen)有較(jiao)(jiao)大損害(hai),容易(yi)(yi)造成耐火材料熔蝕(shi)(shi)(shi)。磚襯(chen)(chen)中的(de)(de)Al2O3和SiO2與CaO反(fan)(fan)應性較(jiao)(jiao)強,反(fan)(fan)應產(chan)物(wu)的(de)(de)熔點(dian)(dian)或(huo)共(gong)融(rong)點(dian)(dian)大多低(di)于鐵水溫(wen)度,因(yin)此,磚襯(chen)(chen)在使用中容易(yi)(yi)受(shou)到脫(tuo)(tuo)硫(liu)劑的(de)(de)化學(xue)侵蝕(shi)(shi)(shi)而損壞。

三是熱剝裂(lie)。加蓋和不加蓋鐵(tie)(tie)水包內(nei)的耐(nai)(nai)火材料(liao)表面溫度有(you)較大差異。鐵(tie)(tie)水包鐵(tie)(tie)水兌入轉爐后,正常空包時間為2個多小時,鐵(tie)(tie)水包中的耐(nai)(nai)火材料(liao)表面溫度下降(jiang)到(dao)了800℃~600℃,冬季會(hui)更(geng)低。此(ci)時,一旦(dan)重新裝入鐵(tie)(tie)水,耐(nai)(nai)火材料(liao)溫差將(jiang)達到(dao)700℃~900℃。包襯受到(dao)強烈的急冷急熱影響,由表面和內(nei)部的膨脹差產生應(ying)變,極易造成(cheng)包襯表面剝裂(lie),進(jin)而剝落。

四(si)是(shi)鐵(tie)水機械沖(chong)刷或沖(chong)擊(ji)。京唐高爐出鐵(tie)擺(bai)動溜槽(cao)出口至鐵(tie)水包包底高度(du)約為6.5米(mi),當鐵(tie)水從擺(bai)動溜槽(cao)流出時,以自由落體方式(shi)直達(da)包底區(qu)域,對鐵(tie)水包包底和包壁造成強烈的沖(chong)擊(ji)。

五是渣(zha)(zha)鐵(tie)(tie)(tie)機(ji)(ji)械沖(chong)擊。為了(le)消(xiao)化(hua)庫存渣(zha)(zha)鐵(tie)(tie)(tie),京(jing)唐公司將渣(zha)(zha)鐵(tie)(tie)(tie)粒度分為3級,除(chu)了(le)小粒度的(de)渣(zha)(zha)鐵(tie)(tie)(tie)供燒結配(pei)料外,中(zhong)間(jian)粒度10mm~40mm的(de)渣(zha)(zha)鐵(tie)(tie)(tie)裝袋后,在(zai)煉(lian)鋼作(zuo)業區(qu)由起(qi)重(zhong)機(ji)(ji)吊運(yun)袋裝渣(zha)(zha)鐵(tie)(tie)(tie)加(jia)入(ru)空鐵(tie)(tie)(tie)水包(bao)內(nei),較大粒度40mm~200mm的(de)渣(zha)(zha)鐵(tie)(tie)(tie)在(zai)煉(lian)鐵(tie)(tie)(tie)作(zuo)業區(qu)從鐵(tie)(tie)(tie)溝加(jia)入(ru)鐵(tie)(tie)(tie)水包(bao)內(nei)。加(jia)入(ru)渣(zha)(zha)鐵(tie)(tie)(tie)的(de)過(guo)程中(zhong),掉(diao)落(luo)的(de)渣(zha)(zha)鐵(tie)(tie)(tie)將對鐵(tie)(tie)(tie)水包(bao)內(nei)耐火材(cai)料形成嚴(yan)重(zhong)的(de)機(ji)(ji)械沖(chong)擊。

六是可(ke)(ke)逆(ni)熱膨(peng)(peng)脹(zhang)。耐火材料一般具(ju)有(you)可(ke)(ke)逆(ni)熱膨(peng)(peng)脹(zhang)特性,即(ji)熱脹(zhang)冷縮。裝(zhuang)滿鐵(tie)(tie)水時(shi)(shi),鐵(tie)(tie)水包(bao)(bao)襯(chen)(chen)高度方向(xiang)可(ke)(ke)能(neng)產生(sheng)約(yue)40mm的(de)膨(peng)(peng)脹(zhang)量,考慮鋼殼(ke)膨(peng)(peng)脹(zhang)和磚縫(feng)的(de)吸收,其膨(peng)(peng)脹(zhang)量仍然可(ke)(ke)觀;而空包(bao)(bao)時(shi)(shi),包(bao)(bao)襯(chen)(chen)溫度降低到800℃~600℃。如此反(fan)復冷熱,可(ke)(ke)能(neng)造(zao)成(cheng)包(bao)(bao)壁(bi)和渣線(xian)磚的(de)整體結構的(de)破壞(huai)(huai),導(dao)(dao)致包(bao)(bao)壁(bi)或渣線(xian)出(chu)(chu)現橫向(xiang)裂(lie)縫(feng),而裂(lie)縫(feng)處極(ji)易出(chu)(chu)現鉆鐵(tie)(tie)現象,從而可(ke)(ke)能(neng)對工作襯(chen)(chen)和永久襯(chen)(chen)造(zao)成(cheng)損壞(huai)(huai),嚴重時(shi)(shi),將導(dao)(dao)致漏包(bao)(bao)事故的(de)發生(sheng)。

七是機械剝裂(lie)。受鋁(lv)碳化硅碳材料(liao)的(de)熱膨脹和鋼(gang)殼(ke)輕微的(de)變(bian)形等因素影響,鐵水包(bao)內的(de)耐(nai)火材料(liao)會受到較大的(de)局部擠壓力(li),此(ci)時包(bao)壁極易(yi)出現(xian)裂(lie)紋。

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