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铁沟料的损毁及侵蚀原因
  • 作者:江宣    来源:江苏江能新材料科技有限公司    时间:2020-4-2    点击:568

  高炉出铁沟用耐火材料的损毁主要是高温下碳的氧化损失以及高温铁水和熔渣的热冲击引起的裂纹以及化学侵蚀、渗透和冲刷蚀损。高炉出铁沟主沟损毁和冲击区示意图如图1所示。


 

  图1出铁沟损毁示意图

  

  1、高炉主铁沟损毁

  高炉主出铁沟损毁最严重的部位一为侧壁空气与高炉渣的接触面,二为渣与铁水的接触面。相比于渣线,通常铁水线遭到更严重的损毁,故铁水线决定着铁沟的使用寿命。主铁沟的损毁原因一般可分为龟裂、剥离、熔损和磨损。熔损的主原因有:

  (1)耐火材料与炉渣反应,生成低熔点物相并在高温下熔入铁水渣中。

  (2)CO反应导致SiC氧化。即渣中的SiO与铁水中的C反应生成CO,同时生成SiO2,而使基质中的液相量增多、熔损增大。

  (3)生成FeO进而导致SiC氧化生成SiO2进一步融进炉渣中;又因碳和渣中的SiO2反应而产生CO进一步加快了铁沟的损毁。

  

  磨损指的是铁水渣流动造成的机械磨损。龟裂和剥离是指在通铁烧结过程中或因增加使用、冷却循环数而引起耐火材料内部热应力的增加,导致材料表面龟裂和剥离。由式(1)可知,龟裂稳定系数越大,则材料越难龟裂。

 

  式中:Rst—断裂稳定系数;γ—表面能eV/nm2;v—泊松比;E—弹性模量(MPa);α—膨胀系数。


  2、高炉主铁沟冲击区损毁

  (1)高温铁水的作用。由于高炉内部的巨大压力,喷涌而出的铁水具有巨大的冲击力,这会对铁沟工作面造成强冲击且冲击区范围宽大。由于涡流在冲击区域内形成,这使得铁沟受到铁水和熔渣更进一步热冲击,不可避免地增大了沟衬的损毁;故出铁沟的使用寿命很大程度上是由该处的损毁决定的。

  (2)熔渣对耐火材料的损毁。熔渣侵蚀的过程是一个耐火材料在熔渣中的溶解以及熔渣向耐火材料内部逐渐侵入的过程。而耐火材料向熔渣中溶解的过程可分为两种情况,即单纯溶解和反应溶解;单纯溶解是耐火材料与熔渣纯物理溶解(不发生化学反应);与之相对地,反应溶解是在界面处,耐火材料与熔渣发生化学反应进而使得耐火材料工作面部分变为低熔物相并溶入渣液中,故而改变了熔渣和耐火材料的化学组成。当高炉出铁时,熔渣因自身黏度较大,易出现粘沟现象,清除时极易损坏沟衬,故它是沟衬耐火材料损毁的主因。

  (3)温度的急剧变化。高炉是一种不停歇服役的高温设备,高炉出铁因自身工作特性而进行间歇式作业,这会带来温度的急剧变化而致使沟衬耐火材料热震稳定性降低,使用寿命也因此降低。


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