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高炉要长寿,就必须了解内衬耐火材料的侵蚀机理

编辑:保温砖 时间:2022-04-26 浏览:90

  高炉物料在下降过程中,不断发生热交换,导致炉内温度、压力和气氛的差异,不同部位耐火材料的损毁机理也不同。高炉内衬耐火材料的侵蚀机理及其所占比例大体为:碱金属侵蚀占40%;CO、H2O等的氧化作用占20%;耐磨损性占10%;导热性差占10%;热震损坏占15%;熔渣侵蚀占5%。事实上,高炉内衬的损毁是几种侵蚀破坏因素综合作用的结果,如图1所示。

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图1 高炉内衬侵蚀因素及侵蚀程度比较

  高炉炉身上部内衬磨损最严重,炉腹、炉腰和炉身下部的侵蚀最严重。炉腹、炉腰和炉身中、下部主要受到高温的煤气和渣铁的冲刷、高热流强度及热冲击、碱金属和锌的破坏三个方面的侵蚀。其中碱金属和锌的破坏作用,热震破坏和磨损次之,渣侵蚀最小。近年来,为了提高高炉利用系数,铁水温度有所提高,从而使炉缸耐火材料内衬的损毁更严重,尤其是铁口区及铁口以下的异常侵蚀区域,成为制约高炉寿命的关键部位。高炉炉底中部侵蚀较多,容易形成“锅底形”侵蚀。而炉缸侵蚀的形状多为“象脚形”,造成这种异常侵蚀的原因有:一是铁水渗透及其环流造成炭砖结构变化和磨损;另外,炭砖内部800℃等温线上的碱侵蚀、气体与碱金属反应,生成碳酸盐沉积在炭砖中,并与碳反应,随着生产的延续,这种反应延续进行,最后形成脆化层。反应式为:

2K(g)+2CO2(g)=K2CO3(1)+CO(g) (1)

K2CO3(1)+2C(s)=K(g)+3CO(g) (2)

  因此,在选择炉缸、炉底用耐火材料时,应针对上述机理选择或开发综合性能优异的材料,同时考虑采用复合炉缸结构,即工作层用致密耐火材料以提高抗铁水渗入和耐碱侵蚀,在靠近冷却壁处用高导热材料。