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铁沟料损坏原因及治理

AL2O3-SiC-C质铁沟浇注料作为高炉出铁沟的内衬材料,其使用寿命受到较多因素的影响。铁沟料在使用时,铁沟内衬会反复受到高温铁水和炉渣的经过,这种急冷急热的温度变化产生的热冲击容易造成铁沟料的热震损毁;同时高温铁水的冲刷会造成铁沟料的磨损剥落;而高温熔渣的渗透和侵蚀导致浇注料不断溶解发生损毁。此外,铁沟料中的含碳物质在高温下与空气接触会发生氧化。以下针对这几个方面的损毁机理进行分析。 
(1)铁沟料的体积收缩损毁 
铁沟浇注料在高温下使用时由于低熔物的生成内部会出现液相, 而液相会促进浇注料的烧结,使其发生体积收缩。在长期的使用过程中,浇注料的体积收缩会一直伴随,当收缩到达一定程度时会使得浇注料发生损毁。 
(2) 铁沟料的热震损毁 
高温出铁时,铁水的温度很高,大约在1450℃~1550℃之间。由于铁水和铁沟的温度差很大,高温铁水会对铁沟进行强烈的热冲击,铁水出铁完毕后温度迅速降下来,这会使得铁沟料内部产生热应力。一般情况下,高炉每天出铁10~20次左右,这种反复的急冷急热相互交替在长时间的作用下会使得铁沟料无法承受热应力而破坏,致使铁沟表面出现龟裂现象,产生热霞损毁。所以,对于研究铁沟浇注料而言,热震稳定性必不可少。 
(3) 铁沟料的冲刷磨损损毁 
高炉在出铁时,铁水的流速非常快,当较高速度和流量的铁水冲击到铁沟料上时,会对铁沟料造成强烈的冲刷作用。铁沟料在受到铁水冲刷时,基质首先受到磨损,进而骨料因突出而掉落。因此,铁沟浇注料需要拥有一定的常温和高温力学性能以及优良的抗冲刷和磨损性能,避免浇注料受到高温铁水冲刷时发生剥落损毁。 
(4) 铁沟料的熔渣侵蚀损毁 
熔渣对铁沟料的侵蚀过程主要是熔渣向浇注料中的侵入和溶解过程。高炉熔渣中含有CaO、Si02和Fe203等物质,它们可以与浇注料中的AL2O3反应生成钙长石和钙铝黄长石等低熔点铝硅酸盐,导致浇注料不断发生溶解损毁。熔渣对浇注料的溶解主要包括三个方面。 
1) 单纯的溶解反应:熔渣与浇注料之间仅发生物理溶解,而不存在化学反应。 
2) 反应溶解:浇注料与熔渣在交界处发生化学反应,生成的低熔物质溶解到渣中,改变了浇注料和熔渣的化学组成。 
3) 变质溶解:熔渣通过气孔或者液相扩散侵入到浇注料的内部,使得浇注料的内部结构发生质变而溶解。 
熔渣溶解铁沟浇注料的过程主要是反应溶解和变质溶解, 熔渣对浇注料的侵蚀取决于两者的反应速率。当熔渣和浇注料的反应速率较快时,生成的低熔点物质较多,这些低熔物将致使浇注料受到熔渣的严重溶蚀和渗透;反之当浇注料与熔洹的反应速率较慢时,低熔物的生成噩减少,熔渣对浇注料的溶蚀性减弱。由于浇注料中存在气孔,熔渣会利用气孔渗透到浇注料的内部,扩大反应的深度,加速浇注料的损毁。熔渣对浇注料的侵蚀与气孔率呈正相关,当浇注料的气孔较 多时,熔渣的侵蚀程度大,基质在受到侵蚀后,骨料颗粒容易受到冲蚀脱落。所以浇注料应具有较高的致密性以抵抗熔渣的侵蚀。 
(5) 铁沟料的氧化损毁 
Ah03-SiC-C质铁沟浇注料中含有C,C的润湿性较差,不易与铁水和炉渣等发生反应,可以减缓熔渣对浇注料的溶蚀。但C在高温下很容易发生氧化,生成的挥发物使得浇注料致密性和强度下降;同时C氧化后形成脱碳层,致使炉渣对浇注料的侵蚀加剧。为了抑制浇注料中含碳材料的氧化,一般加入少量的抗氧化剂。 


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