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影响铁水包耐材使用寿命的因素分析

2024-03-08访问量:8203

铁水包广泛应用于高炉与炼钢生产冶炼过程中,其耐火材料不仅要承受高温铁水的机械冲刷,还要长时间承受高温铁水盛放,作业环境相当恶劣,影响其使用包龄。那么铁水包耐火材料的使用寿命会受到那些因素的影响呢?

熔渣侵蚀

铁渣中含有大量的CaO和FeO等氧化物,与渣相接触的铝碳化硅碳砖体一侧,Ca浓度明显升高。说明渣中的Ca渗透到了渣线和包壁的砖体中;与包壁砖比较,渣线砖中的Ca渗入到砖体深度更深;渗透到砖体中的CaO与砖中的Al2O3和SiO2反应,生成低熔点的化合物钙黄长石或钙长石。此外,残砖侵蚀层内部有一定量的金属Fe存在,预示渣中的FeO可能渗透到铝碳化硅碳材料中,并与材料中的SiC和C成分发生了反应。上述因素会造成材料组织劣化,引起结构性剥落,由此缩短包衬使用寿命。

脱硫剂化学侵蚀

脱硫剂对包衬的侵蚀的主要渠道是通过界面反应形成界面反应产物和共融物,或因反应产物熔点低而溶蚀,或因共融物共融点低而被冲刷掉,或因反应产物与包衬材质特性相异,而从包衬砖本体变质剥离,最终造成了铁水包衬的损坏。脱硫剂化学成分以CaO为主,还含有CaF2,与铝碳化硅碳砖中的Al2O3和SiO2的等氧化物发生反应,可能生成低熔点或低共融点的物质。显然,CaF2与包衬中Al2O3和SiO2共融点都低于铁水温度,因而CaF2将对包衬有较大损害,容易造成耐火材料熔蚀。砖衬中的Al2O3和SiO2与CaO反应性较强,反应产物的熔点或共融点大多低于铁水温度。因此,砖衬在使用中容易受到脱硫剂的化学侵蚀而损坏。

热剥裂

加盖和不加盖铁水包内的耐火材料表面温度有较大差异。铁水包铁水兑入转炉后,正常空包时间为2个多小时,铁水包中的耐火材料表面温度下降到了800℃~600℃,冬季会更低。此时,一旦重新装入铁水,耐火材料温差将达到700℃~900℃。包衬受到强烈的急冷急热影响,由表面和内部的膨胀差产生应变,极易造成包衬表面剥裂,进而剥落。

铁水机械冲刷或冲击

高炉出铁摆动溜槽出口至铁水包包底高度约为6.5米,当铁水从摆动溜槽流出时,以自由落体方式直达包底区域,对铁水包包底和包壁造成强烈的冲击。

渣铁机械冲击

为了消化库存渣铁,将渣铁粒度分为3级,除了小粒度的渣铁供烧结配料外,中间粒度10mm~40mm的渣铁装袋后,在炼钢作业区由起重机吊运袋装渣铁加入空铁水包内,较大粒度40mm~200mm的渣铁在炼铁作业区从铁沟加入铁水包内。加入渣铁的过程中,掉落的渣铁将对铁水包内耐火材料形成严重的机械冲击。

可逆热膨胀

耐火材料一般具有可逆热膨胀特性,即热胀冷缩。装满铁水时,铁水包衬高度方向可能产生约40mm的膨胀量,考虑钢壳膨胀和砖缝的吸收,其膨胀量仍然可观;而空包时,包衬温度降低到800℃~600℃。如此反复冷热,可能造成包壁和渣线砖的整体结构的破坏,导致包壁或渣线出现横向裂缝,而裂缝处极易出现钻铁现象,从而可能对工作衬和衬造成损坏,严重时,将导致漏包事故的发生。

机械剥裂

受铝碳化硅碳材料的热膨胀和钢壳轻微的变形等因素影响,铁水包内的耐火材料会受到较大的局部挤压力,此时包壁极易出现裂纹。


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