铁水侵蚀对高炉炭砖使用寿命的影响及改善措施
发布日期： 2016-04-10 00:00:00 阅读量（492） 作者：铁水对炭砖的侵蚀主要是指流动的铁水对炭砖的冲刷以及炭砖的碳向不饱和铁水中溶解的过程。
有关铁水对炭砖的溶蚀机理的研究很多，研究发现，铁水对炭砖的溶蚀主要是炭砖中的碳向不饱和铁水中的溶解，而且还发现石墨砖的溶解速度比无烟煤基的炭砖的溶解速度要快得多。为了弄清炭砖抗铁水溶蚀的薄弱环节，我们对各种炭质材料，如煅烧无烟煤、天然石墨、人造石墨和沥青焦进行实验测试，实验结果见表1。
从表1可以看出沥青焦在铁水中的溶解最快，而几乎所有普通炭砖都采用了沥青焦作为结合剂，因此可以断言炭砖中的结合剂是最薄弱的环节。为了证实这一点，我们进行了大量的实验，图9中显示了部分实验结果，图9中试样B和C是同一种材质的普通炭砖，B为气煅无烟煤普通(焙烧)炭砖，C为电煅无烟煤普通(焙烧)炭砖，我们发现这两个试样没有任何差别，而图中另外一个试样为BP小块炭砖，结果与试样B和C也没有差别，因为他们具有相类似的结合剂。这进一步证实了炭砖中的结合剂是抵抗铁水溶蚀的最薄弱环节。实验结果同时也说明了炭砖砌筑的砖缝中的胶泥也是炉缸中受铁水侵蚀的薄弱处，从而也证实了干砌的优越性。
既然我们知道了结合剂是炭砖抵抗铁水侵蚀的薄弱环节，因此我们就在改善结合剂上下工夫。
(1)使用微孔/超微孔炭砖。SGL所生产的微孔和超微孔炭砖(如3RD-N，7RD-N)采用铝粉和SiC作为添加剂，它们在长时间高温焙烧过程中部分地形成碳化物，有很强的抗铁水溶蚀和冲刷侵蚀能力(图10所示为超微孔炭砖7RD-N的铁水侵蚀实验结果)。
(2)优化微孔炭砖的颗粒。根据研究发现采用细粉生产的微孔炭砖尽管表面质量可以非常光滑，但抗铁水溶蚀和冲刷性能要比粗颗粒的微孔炭砖差(图11)。从图11可以看出试样E(一种细粉超微孔炭砖)的浸入铁水中的部分和图10中的试样D(SGL生产的粗颗粒超微孔炭砖)没有什么差别，都具有很强的抗渣铁溶蚀和冲刷能力，而气液相交界处试样E出现严重“缩颈”现象。图11中另一试样是一种由极细粉末制成的炭砖，我们发现它的抗热震性能很差，甚至在制做试样的过程中都很容易破损。因此，我们认为在微孔炭砖的生产工艺过程中应对其颗粒大小进行优化。
(3)新一代陶瓷结合的超微孔炭砖。陶瓷具有优越的抗铁水溶蚀和冲刷性能，为了进一步提高炭砖的抗渣铁溶蚀和冲刷性能，SGL使用陶瓷作为添加剂开发了具有陶瓷结合的超微孔炭砖，如2RD-N[导热系数为8W/(m·K)]和9RD-N[导热系数为18W/(m·K)]，这两种炭砖的陶瓷添加剂含量甚至达到25%~30%。尤其是9RD-N，将陶瓷添加剂加入到原料中，在长时间高温焙烧过程中，陶瓷添加剂与结合剂反应形成莫来石相，其导热系数仍然维持和7RD-N一个水平，因而它除了具备7RD-N的特性外，还具有更好的抗铁水溶蚀和冲刷性能(实验结果如图12所示)。2RD-N已经在中国台湾中钢(CSC)高炉和德国Salzgitter厂A高炉等多座高炉上使用。9RD-N已经通过了德国Thyssen公司的各项指标测试，并将在Thyssen公司1号上使用，它将为超长寿命(15年以上)的高炉炉底和炉缸内衬材质方面提供重要的保证。
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