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降低侵蚀物对热工设备用耐火材料的侵蚀性分析
  • 作者:江宣    来源:江苏江能新材料科技有限公司    时间:2019-12-13    点击:759

  在使用的耐火材料当中,大约有三分之二受化学侵蚀。笔者把熔渣、金属熔体、粉尘、气体和其它一些侵蚀耐火材料的物质综合称为侵蚀物。典型的最有代表性的侵蚀物是熔渣。要使它减轻对耐火材料的侵蚀作用,就要将其中化学作用严重的成分达到饱和状态,并降低熔渣黏度。例如,延长炼钢转炉炉龄的关键是提高渣中的氧化镁含量,要达到饱和和过饱和状态。因为镁碳砖炉衬的损毁过程是首先脱碳,然后渣侵入,炉渣与方镁石反应生成一系列低熔物:

 

  2MgO+SiO2=2MgO·SiO2(熔点1890℃)MgO+SiO2=MgO·SiO(分解熔融温度1557℃)CaO+MgO+2SiO2=CaO·MgO·2SiO2(熔点1390℃)2CaO+MgO+2SiO2=2CaO·MgO·2SiO2(熔点1450℃)CaO+MgO+SiO2=CaO·MgO·SiO2(分解熔融1480℃)3CaO+MgO+2SiO2=3CaO·MgO·2SiO2(分解熔融1550℃)

 

  内衬受到强烈侵蚀,如果上述反应中的MgO不是从炉衬中来,而是从渣剂中配入白云石中来,就可以使炉衬少受侵蚀。当白云石加入量超过MgO的饱和熔解度时,将析出固体MgO,提高渣黏度。MgO不仅有提高后期碱性渣黏度作用,减轻内衬侵蚀,还能为内衬形成渣层保护(变黏挂在内衬上),提高炉衬寿命。河南某钢厂转炉加白云石造渣,在不溅渣的情况下,采用贴补与半干法喷补相结合,炉龄达6813炉。此外铁水配锰,有利化渣,减少萤石用量,终渣变黏,易挂在炉衬上。AOD炉用白云石质内衬,提高渣中CaO含量,提高碱度,可有效减少对炉衬的熔损。

 

  控制熔渣数量,例如钢包内衬损毁与渣层厚度有直接关系,用放渣法使钢包中渣量减少,可使包衬寿命成倍提高。减少AOD炉渣量的办法是尽量减少初炼钢水中Si含量(因Si氧化成SiO2与CaO形成低熔点熔渣),同时使用高质量石灰(活性CaO92%以上)减少炉内石灰数量,从而减少渣量。

 

  再一种就是采取中和剂的方法,即用各种填料(次石墨、烧结的多孔黏土、蛭石等材料)覆盖渣层,也可以使渣的侵蚀性减小。因为渣不是首先与耐火材料起反应,而是与填料反应,填料为中和剂。

 

  渣与耐火材料相互作用的动力学阶段,侵蚀性减小的理论前提是渣中形成Si、Fe、Ae等络合物状,用阳离子减少渣成分中游离O2-,形成复杂的阴离子AexOy2-,SixOy2-FexOy2-,约束游离氧,减少渣的侵蚀性,发生渣熔体中和。如氧化铝熔体中有铁橄榄石成分,AlO3-3数量明显增加,而游离氧成分减少。

 

  中和剂的另一作用是对侵蚀物黏度的影响。如氧化钙-硅酸盐渣中引入CaO大于30%,或MgO20%,或Cr2O37%,能使渣的黏度提高到1Pa·s。使溶解的耐火材料减少。氧化钙-硅酸盐渣溶解黏土质耐火材料,原渣的动力黏度为2.6mg/(cm2·s),当加入20%中和剂,1600℃动力黏度为0.2mg/(cm2·s)。

 

  回转窑用挂窑皮的方法保护耐火材料内衬,提高使用寿命是一种有效的方法。无论是水泥回转窑,还是煅烧氧化铝的回转窑的高温带要经受高温气流、物料的侵蚀等作用,使内衬损毁。一般都在表面挂上一层适当厚度的窑皮进行保护,减轻物料对耐火窑衬的侵蚀作用,提高寿命。如某水泥厂回转窑烧成带用镁铬砖砌筑,当窑运转158d停窑检查,发现烧成带末端,由于未粘挂上坚固的窑皮,此处残砖厚度90~120mm(原砖200mm),而挂窑皮的部位170~180mm。可见窑皮对窑衬的保护作用。

 

  在我国降低侵蚀物对耐火材料侵蚀性的研究很少,仅见到苏良赫、郁国城等老专家对炼钢转炉的白云石造渣做过研究。随着科技进步,新的热工设备的不断出现,侵蚀物对耐火材料的侵蚀作用更加复杂,因此研究侵蚀物对耐火材料的侵蚀作用,内容广泛而且意义重大。


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