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熔渣对铁水罐内衬耐火材料的损伤

发布日期： 2020-11-10 08:44:39 阅读量（352）作者：

铁水罐内衬耐火材料与熔渣反应速度决定了耐材的使用寿命，如果铁水罐内衬耐材与熔渣的反应速度快，大量生产反应物，因此，耐火砖将被熔渣严重磨损、冲刷和熔蚀，使用寿命缩短：如果反应速度慢，则易熔混合粉生成的较少，铁水罐内衬耐材仍能很好工作，铁水罐的使用寿命就会延长。

目前，KR脱硫铁水罐内衬工作层耐材材质主要为Al2O3-SiC-C质耐火砖。此种耐火砖为含碳材料在使用过程中，耐火砖表面与高温铁水接触，因碳元素的存在，极易发生氧化作用。氧化过程中，空气首先通过耐火砖表面空隙向内部渗入，使耐火砖表面的碳元素氧化，此时熔渣不断渗入到耐火砖内部，渣与耐材反应使其损毁，形成脱碳层，导致耐火砖从表面向内逐渐剥落，造成出铁水罐工作层使用寿命下降。

高炉中的渣和铁水在出炉时的温度为1500℃左右。铁水罐内衬耐火砖的使用温度1400~1570℃。在这个温度条件下，氧化铝质耐火材料的浸蚀性不亚于碱性耐火材料的MgO。经多年在铁水罐上的实践也表明，AI2O3系耐火原料的耐用性是足够的、可行的。选用Al2O3系耐火材料，在经过长时间的反复加热、冷却后，Al2O3质耐火材料内衬所产生的脆化程度比其它系耐火材料要轻。通过对耐火砖材质进一步分析，Al2O3具有较强的抗侵蚀性。因为此种氧化物可以有效降低熔渣的活动，抑制熔渣的溶蚀，但耐火砖中Al2O3在受热时膨胀系数较大，且抗剥落性能较差，单纯的Al2O3极易被熔渣渗透而不能满足铁水罐内衬长寿需要。

为提高铁水罐内衬耐材的使用寿命，降低熔渣侵蚀及应力对铁水罐内衬使用寿命的影响，要求所使用耐火砖需具备良好的抗热震稳定性及抗氧化性，同时具备抗熔渣侵蚀性能。

由于SiC具有耐高温、抗侵蚀等特性，且SiC热膨胀系数较小，仅为4.7×10-6，其化学稳定性较好，且随温度的升高而降低，同时具有防止碳氧化的作用，可从下列反应式得出。

2C(s)+O2(g)→2CO(g)

SiC(s)+CO(g)→SiO(g)+2C(g)

SiO(g)+CO(g)→SiO2(s)+C(g)

SiC(s)+2CO(g)→SiO2(s)+C(s)

在铁水罐工作层耐火砖的实验中，加入碳化硅可提高浇注料的抗渣性，且随着其加入量的增加，抗熔渣浸性能提高。为进一步提高耐火砖的稳定性及抗氧化性，对SiC含量进行适当调整(调整后的理化指标如表1所示)。

表1工作层砖的理化指标

为此，取不同配比、不同性能指标的铁水罐耐火砖进行试验及测试分析。试验使用原料分别为Al2O3、SiO2、TiO2、Fe2O3、SiC、C，将原料配制成w(Al2O3)58%~64%，w(SiC)11%~15%，w(C)4.5%~11%的试验用试样共9种，试样依次标记为ASC-1、ASC-2、ASC-3、ASC-4、ASC-5、ASC-6、ASC-7、ASC-8、ASC-9。试样基质部分以刚玉为主，少量碳化硅、金属硅、石墨和矾土。其中金属硅大多小于50微米，石墨大多小于0.2mm。其中矾土颗粒大多小于1.6mm，碳化娃小于0.3mm。测试分析共分为四批进行。