影响不烧Al2O3-SiC-C砖(以下简称不烧ASC砖)损毀的因素
发布日期： 2020-11-10 10:27:27 阅读量（379） 作者：
不烧Al2O3-SiC-C砖(以下简称不烧ASC砖)是目前混铁车内衬最常用的耐火砖，在实际的使用过程中，不烧ASC砖的损毁因素主要表现在以下几个方面：
1、铁水预处理的喷吹方式
混铁车铁水预处理工艺的原理是：通过插入装载在混铁车内的喷枪，喷吹携带脱硫(或脱磷、脱硅)粉剂的不活泼气体，在搅拌铁水的同时，脱硫(或脱磷、脱硅)粉剂与铁水中的硫(或磷、硅)发生反应，反应产物作为渣子上浮并与铁水分离，实现降低铁水中有害元素的目的。宝钢一、二期即一炼钢采用如图1所示喷枪直插方式，宝钢三期即二炼钢采用如图2所示喷枪斜插方式。
图1 一炼钢直插式脱硫枪 图2 二炼钢斜插式脱硫枪
三期投产以后，混铁车在一炼钢与二炼钢间混用。从图4可以看出，喷枪釆用直插方式喷吹作业时，搅拌从中间向两侧进行，铁水和熔渣在混铁车顶部耐火材料表面的翻溅分散在两侧，铁水和熔渣对混铁车顶部耐火材料熔损和侵蚀也分散在两侧;铁水、熔渣和喷吹后从铁水内部逸出的高温气流对混铁车顶部耐火材料表面的冲刷以及机械磨损也分散在两侧。而喷枪釆用斜插方式喷吹作业时(见图5)，搅拌单方向进行，铁水和熔渣集中翻溅在混铁车插枪侧顶部耐火材料表面;铁水、熔渣和喷吹后从铁水内部逸出的高温气流对混铁车顶部耐火材料表面的冲刷作用集中在单侧，该侧所受到的损毁异常严重。
2、铁水预处理粉剂
宝钢一期铁水预处理仅仅是脱硫，二期铁水预处理只做过几次混铁车内脱磷、脱硅试验，实际上二期铁水预处理也只是脱硫。随着高品质、高附加值产品的增加，三期投产以后，宝钢才逐步实施三脱。同时，三脱所使用的粉剂也出现了很大的变化。脱硅粉剂配入大量的烧结矿粉，脱硫_脱磷粉剂配入了萤石、苏打和烧结矿粉、氧化铁皮，这使铁水预处理后的炻渣的理化性质有了很大的变化。
2.1铁水预处理粉剂对熔渣物理性能的影响
由于宝钢三期铁水预处理所使用粉剂的变化，使混铁车内熔渣中FeO、Fe2O3、CaF2和Na2O的含量提高，熔渣粘度下降，耐火材料向熔渣的溶解速度和熔渣向耐火材料的扩散速度也加快。
2.2铁水预处理粉剂对熔渣化学性能的影响⑴熔渣对Al2O3-SiO2系耐火材料的侵蚀
一炼钢使用的是CaO-CaC2系粉剂，粉剂的反应产物与耐火材料形成Al2O3-SiO2-CaO三元系。由Al2O3-SiO2-CaO三元系相平衡图可知(见图3所示)，熔渣与耐火材料反应的产物是C3A、CAS2以及C2AS等，CS、CAS2和C2AS的最低共熔点是1265℃，SiO2、CAS2和CS的最低共熔点是1170℃。二炼钢的粉剂配入了苏打粉，粉剂喷入铁水后，苏打高温分解产生的Na2O进入熔渣。系统内除了产生与Al2O3-SiO2-CaO系统相同的反应产物及低共熔物外，还产生Al2O3-SiO2-Na2O三元系统的反应产物及低共熔物。
图3Al2O3-SiO2-CaO三元相图
反应产生的熔渣一方面与耐火材料表面接触，使其产生侵蚀砖，另一方面，在1400℃左右的高温下，苏打分解产生的Na2O蒸气则会沿着混铁车喷枪插入侧进入顶部砖的气孔内部，与砖中的Al2O3和SiO2反应。如前所述，反应产物也是一低熔点化合物。无论这些反应发生在砖体表面或者内部，在生成钠长石、霞石等低熔点物相的同时，还伴随有+10%左右的体积膨胀，使得砖体疏松，强度下降，引起结构剥落。而疏松的砖体使Na2O蒸气更容易由表及里地侵蚀耐火材料，从而使砖体的损毁速度加快。
(2)铁水预处理粉剂对耐火材料中C的氧化
在高温状态下，粉剂中的铁鳞(主要成份为FeO和Fe2O3)容易氧化耐火材料中的C。另外，在高温状态下Na2O亦是强氧化剂。图4示出了各金属氧化物的标准自由能与温度的关系。由图可知，①Na2O的活性(氧化性)远比其它金属氧化物高，随温度升高，其活性(氧化性)增大，且增大幅度比其它金属氧化物大;②Na2O和C的化学反应是可逆反应(如式1所示)，反应平衡点在1000℃左右。当温度低于1000℃时，反应向左进行;而当温度高于1000℃时，反应则向右进行。而铁水预处理温度在1300℃以上，此时，反应(1)向右进行，C被Na2O氧化。随着C的不断氧化，砖体变得疏松，这一方面促进了熔渣对砖体的侵蚀，另一方面由于砖体的强度下降，其在机械作用下的磨损和损坏也加快。
图4氧化物的稳定性与温度的关系图
3、吹氧工艺
宝钢三期正式开始实施铁水预脱磷。脱磷不仅需要高碱度渣，还需要氧化剂。因此，往往向混铁车内喷入配有铁鱗的粉剂或把铁鳞和其它熔剂一起加入混铁车内，同时吹氧，达到缩短脱磷时间和形成强氧化气氛提高脱磷效果的目的。与一、二期相比，三期的脱硫和深脱硫比例提高，部分铁水还需要脱硅处理，铁水预处理时间延长，喷吹不活泼气体的量也增加，铁水温度下降。从热力学上来说，铁水温度低，越有利于脱磷。但从保证后道工序所需热源的角度考虑，则希望预处理后的铁水温度仍较高。铁水脱磷需要吹氧，吹氧使铁水温度升高，合理地平衡铁水脱磷效果和冶炼所需热源这两个因素，才能取得最佳的综合效果。宝钢三期铁水脱磷采用合适的混铁车吹氧方式，达到了预期的效果。但是，混铁车吹氧工艺的采用，加快了混铁车内衬耐火材料的损坏。
另外，宝钢三期投产后，虽然现在一炼钢和二炼钢的铁水预处理方式不同，混铁车也是一炼钢和二炼钢混用的，但对每一台混铁车来说，一炼钢和二炼钢使用的概率是相同的，因此、无论从平均水平来说，或者从每一台混铁车来说，混铁车内衬耐火材料的使用寿命都是明显下降的，混铁车内衬用不烧ASC砖的使用寿命由单脱硫时的1300~1400炉下降至现在的800~900炉，其中下降最为严重的是插枪侧顶部用酎火材料的寿命。
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