镍铁矿热炉用炉衬的侵蚀机理及耐火材料的选择
发布日期： 2018-12-24 16:05:04 阅读量（703） 作者：目前，国内不同企业镍铁炉的冷凝炉衬使用效果相去甚远，好的长达数年，差的仅仅几个月。影响冷凝炉衬寿命的原因很多，其重要原因之一是炉衬材料热面温度长期工作在“临界反应温度”以上。不管采用何种结构的冷凝炉衬，其基本设计思路都是使耐火材料在生产过程中始终保持其热面温度低于冶炼工艺中所有化学反应的“临界反应温度”，因为耐火材料的化学侵蚀取决于温度。
碳质冷凝炉衬的碳质材料会在482℃时开始发生耐材的化学侵蚀，因此要依靠强的冷却手段确保碳质炉衬的热面工作温度不会长期在高于此临界温度下生产。
在镁质结构冷凝炉衬的矿热炉生产镍铁过程中，当热面温度高于1550℃时，即镁质炉衬中的MgO与炉渣中SiO2和NiO·SiO2发生反应。因此需要通过强制冷却手段使得镁质炉衬的热面温度低于临界反应温度。
不管采用何种耐火材料的冷凝炉衬生产镍铁，无论炉内坩锅区温度多么高，化学侵蚀能力多么强，在理论上只要能在强制冷却手段下，促使液态的金属和炉渣凝固形成自保护炉衬，确保耐火材料的热面温度长期处于其化学侵蚀反应的临界反应温度以下，炉衬就可以实现长寿。实践证明，提高炉衬的导热性是延长炉衬寿命的最有效的措施之一。只是因为镁质和碳质耐火材料的导热系数相差很大，因此两种结构的冷凝炉衬采用的强制冷却方式有很大差别。耐火材料的导热系数见表1。
表1不同耐火材料的导热系数
由表1看到，镁质材料的导热系数相对较低，采用该结构的冷凝炉衬需要更好的冷却手段。目前采用的办法都是铜冷却壁压紧镶眹在高镁砖上，铜冷却壁内的管道通过高压冷却水，利用纯铜的出色的导热性能，快速将镁砖中的蓄热传导出去。炭质结构的冷凝炉衬采用炉壳外喷淋水的方式，通过紧贴炉壳的高导热石墨贴瓦快速将炭砖热面的热能迅速导出，并通过炉壳冷却水带走。冷凝炉衬就是依据不同导热系数材料砌筑成复合结构的炉衬，通过形成温度梯度，将冷凝炉衬的热面温度降低到渣和铁的熔点之下，形成相对稳定厚度的自保护炉衬，保护砌筑炉衬本身的耐火材料不被侵蚀,达到长寿的目的。目前在镍铁生产中还没有使用全炭质的冷凝炉衬。
在采用此两种冷凝炉衬生产镍铁的实践中，炉衬的长寿命都没有达到理想的效果，镁质炉衬寿命达到两年左右，炭质复合结构的炉衬效果还有待于进一步考察，但因为两种材料的膨胀系数和导热系数的巨大差异，整体炉衬的使用寿命也不容乐观。
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