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高炉炉缸炉底用炭砖,在使用中都受到了哪

发布时间:2024/8/14 14:17:52   
一座高炉从建成投产到一代炉役结束,炉缸、炉底都是浸泡在液态渣铁中,长期处于高温、高压冶炼过程。炉缸、炉底内衬的侵蚀非常复杂,有多种因素作用,对有些侵蚀机理的认识目前尚未完全统一,比较一致的看法大体可归结为两大类型,即机械侵蚀和化学侵蚀。高炉1、机械侵蚀1)热应力炉缸耐火材料热面接触的液态渣铁,温度一般高于℃的,其冷面接触的冷却壁的冷却水温度为℃,冷却壁的外端为炉壳,其温度接近大气温度。因此,炉缸径向温差可能高迖℃,会产生很大的热应力。厚度1m左右的炉缸炉衬耐火材料,在高温、高压和温差很大的条件下进行热量传输,经受多种物理化学反应,热胀冷缩、断裂、粉碎等现象都可能发生。炉缸、炉底内的应力分布十分复杂,属于多学科的研究内容,目前的研究还很不够。2)机械摩擦和冲刷炉缸内铁水环流、渣铁液面的涨落,都会对炉衬耐火材料的热面产生摩擦和冲刷。在高温下,耐火材料的耐磨强度会降低,影响其使用寿命;与渣铁接触面形成的内衬保护层(渣皮)也会时长时掉,渣皮一旦脱落,炉衬耐火材料又将经受机械摩擦和冲刷作用。3)静压力和剪切作用液态铁水的密度约为7.6t/m3,炉缸内铁水深度加上死铁层深度,聚集的液态铁水的深度高达数米。此外,炉内热风压力很高,以上因素叠加使炉底耐火材料承受的静压力高达若干兆帕。对处于炉缸、炉底交界面处的炭砖,上述静压力起着剪切作用。炭砖的常温抗压强度一般为20~40MPa,而常温抗折强度仅MPa。在高温下,耐火材料强度低于其常温强度,它所承受扭力与其本身承受能力接近,容易受压碎裂。一旦耐火材料破碎或产生裂纹,高温、高压的液态铁水就可能侵入砖缝或耐火材料孔隙。随着铁水侵入耐火材料,铁水与耐火材料的接触面迅速扩大,碳质颗粒会被铁水包围,使其熔入铁水的速度加快。炉衬耐火材料的上述侵蚀即为铁水的渗透侵蚀。为了减少铁水对炉底的渗透侵蚀,采用热导率高、微孔结构、抗铁水熔蚀性高的炭砖,精磨加工并在砌筑时严格控制砖缝尺寸是十分重要的。高炉炭砖4)上浮力炉底耐火材料除了经受很大的静压力和剪切作用外,还受到铁水上浮力的作用。耐火材料的体积密度一般为1.53.0t/m3,只有铁水密度的几分之一,耐火材料比较容易浮于铁水之炉底靠炉壳附近一般有一定收径,依靠砖体结构的挤压、摩擦来防止耐火材料上浮。这种力作用于砖衬,使耐火材料易碎、易变形,只要某部位或一小处受侵蚀,就可能造成大量的耐火材料漂浮、损坏。2、化学侵蚀1)铁水渗碳溶解侵蚀现代高炉条件下炼钢生铁的含碳暈大致在4.5%5.4%之间,最高能达到多少尚缺少数据。生铁含碳量与高炉容积、压力、冶炼强度等因素有关。生铁是铁碳熔体含碳的不饱和溶液,只要在炉缸内有铁水,渗碳反应就不会停止。渗碳反应的碳可来自焦炭、煤粉和炭砖。炭砖中的石墨化炭砖、半石墨化炭砖,一旦与铁水接触,其渗碳反应进行很快,即炭砖在炉缸中的熔损很快。2)氧化还原侵蚀炉缸内的氧化反应有多种类型,比较复杂。例如,风口等冷却设备漏水引起的水煤气反应,会使炭砖因氧化而失碳、粉化、产生裂缝,最终导致强度下降。钾、钠、铅、锌等元素在高炉下部进行氧化还原反应,则是炭砖中常见的疏松带或环形裂缝的主要成因。对炭砖受各种氧化作用侵蚀而破坏,人们的认识是比较一致的。高炉炉底炭砖维修上述机械侵蚀和化学侵蚀同时作用于炉缸、炉底,很难分清哪个因素在先,哪个因素在后,孰重孰轻。只能说在某一条件下一种侵蚀为主,而另一种侵蚀为辅,可根据具体条件加以控制。

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