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耐火材料行业知识

富锰渣矿热炉炉衬耐火砖最容易受到这4种侵蚀

  矿热炉炉内熔渣是损坏炉衬耐火砖的直接因素,我们在选择或者解决炉衬问题的时候首先要分析炉内熔渣的化学性,然后再分析物理损坏。
  铁水渗透破坏
  铁水沿着碳砖气孔向碳砖内部渗透,渗透的铁水溶解碳砖中的粘结剂,进而溶蚀碳砖中的碳颗粒,破坏碳砖组织致密性,降低了碳砖的强度,渗入到碳砖中的铁水与碳砖发生化学反应,生成了FexC—类的脆性物质,这种物质生成以后在碳砖的气孔中产生体积膨胀,使碳砖气孔脆化、破裂,在碳砖热面形成脆化层。
  炉内铁水环流
  铁水环流加剧了铁水对碳砖表面脆化层的冲刷磨蚀,使碳砖减薄,死铁层深度越浅,炉缸中心区域流速变慢,炉缸侧壁的环流加强,炉缸侧壁碳砖受到流动渣铁的强烈冲刷磨蚀,从而降低炉衬寿命。
  碱金属及锌等对碳砖的侵蚀
  热力学计算表明,当碳砖的传热性能较差时,热面和冷面存在较大的温差,碳砖内部产生温差热应力较大,诱发碳砖产生裂纹,纯的碱金属蒸汽通过碳砖的微裂纹不断向碳砖低温区流动和扩散,微裂纹是环裂产生的诱因。如果碱金属蒸汽在进入到碳砖微裂纹后,当温度满足800?900℃时,碱金属蒸汽会在微裂纹中液化,然后与碳砖的硅铝质灰分发生反应,造成灰分的体积膨胀30%?50%,加剧碳砖微裂纹扩展而形成裂纹。计算表明,只有碱金属蒸汽富集液化后才能与CO共同作用,在裂纹内形成活性炭沉积,这种反应持续不断进行,对碳砖裂纹进行持续的膨胀挤压,碳砖裂纹不断扩展,最终割裂碳砖形成环裂,提高碳砖的导热性能是阻止环裂的有效手段。
  在矿热炉生产中,液态碱金属很容易和碳砖内的硅铝质灰分发生反应,反应后灰分体积膨胀约30%,形成碳砖侵蚀的恶性循环。
  CO2和H2O的氧化熔蚀
  冷凝炉衬内衬大部分为炭质材料,碳元素对于氧化是异常敏感的。炉眼部位很容易受到氧化性气体的熔蚀,这种损坏的决定因素仍然是温度,当碳砖热面温度降到1150℃以下时,渣铁就会形成冷凝层,侵蚀可大大缓解,甚至不会发生,所以,减少碳砖侵蚀也可以归纳为通过加强冷却和使用高导热材料来降低炉衬热面温度。
  炉衬结构
  某厂采用“隔热法”陶瓷杯和“传热法”高导热结构相结合的炉衬结构,陶瓷杯直接接触铁水,利用其抗铁水侵蚀能力强、耐高温的特性把铁水和碳砖隔离开,阻止过多的热量传入碳砖中,但陶瓷杯的导热系数约为2.5w/(m·k),削弱了碳砖的导热,无法将1150°C侵蚀线推向陶瓷杯外部,很难在陶瓷杯热面凝固成“渣铁壳”,因此,陶瓷杯始终承受炙热铁水的冲刷,陶瓷杯不可逆转的逐渐消耗;之后,炉衬转变为全碳砖“传热法”结构,利用碳砖的高导热性,采用炉壳喷淋冷却,使靠近碳砖热面的铁水凝固形成“渣铁壳”,但870℃碳砖脆化线还处在碳砖内,这就对碳砖的导热系数要求很高,炉衬继续侵蚀到一定厚度,随着不断的侵蚀,炉衬的热阻减小到一定程度时,才能形成渣铁壳,但由于操作的变化,很难形成稳定的渣铁壳,这就需要生产操作和管理人员通过日常操作来实现炉衬维护。


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