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郑州荣盛窑炉耐火材料有限公司
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高炉用耐火砖要求及钒钛磁铁矿高炉用砖实验

时间:2020-09-10 11:20 作者:耐火材料生产厂家点击:


 
高炉用耐火砖的工作条件及要求
高炉各部位的工作温度为:炉底、炉缸区域1450—1800℃,炉腹、炉腰区域土400—1600℃,炉身上部600—800℃。
高炉各部位砌体分别承受下降炉料的摩擦和撞击等机械作用,上升煤气所含粉尘的冲刷和磨损作用,碱金属氧化物蒸气的侵蚀作用,在400—600℃燃烧煤气分解时的炭素沉积作用,熔融金属和炉渣的化学侵蚀作用,以及高温铁水和铅的渗入作用。
因此,高炉用耐火砖总的技术要求是:高温下体积的稳定性好、机械强度高、具有良好的耐应性、组织致密、气孔率低、抗渣性好,氧化铁含量低。
但是,随着高炉的大型化和出铁率的增加,高炉出铁能力成倍增加,操作条件越来越苛刻。因此,改进高炉用耐火砖质量,提高高炉使用寿命,降低耐火砖价格是当务之急。
高炉耐火砖炉衬设计考虑要素 
按照设计炉型用耐火砖砌筑的实体称为高炉炉衬。耐火砖直接承受高温作用、化学侵蚀、炉料和煤气运动的磨损等多种因素的破坏,因此,高炉炉衬的作用在于构成高炉的工作空间,减少热损失,并保护炉壳和其他金属结构免受热应力和化学侵蚀的作用。炉缸炉底部位炉衬和其他部位冷却器破损到一定程度就需要中修或大修,停炉大修便是高炉一代寿命的终止。
高炉炉衬设计的内容是选择各部位炉衬的材质、确定炉衬耐火砖的厚度、说明砌筑方法以及计算材料的用量。炉衬设计得合理可以延长高炉寿命,并获得良好的技术经济指标。
做炉衬设计时要考虑到以下3点:
1、高炉各部位的工作条件及其破损机理。
2、冷却设备形式及对砖衬所起的作用。
3、要预测侵蚀后的炉型是否合理。            
炼钒钛磁铁矿高炉用砖实验
冶炼钒钛磁铁矿的高炉炉缸、炉底部位受到的侵蚀较普通铁矿石轻。其寿命相对较长。原因是:钒钛磁铁矿易形成钒钛保护渣,对炉缸用耐火砖起到了很好的保护作用。一般认为其作用机理是:钒钛型的矿石在高温下TiO:被还原为TiC、TiN或Ti(C、N)等高熔点的化合物,这些高熔点的化合物沿耐火制品的表面气孔渗透到制品里面,沉积下来,堵塞了气孔。形成了一层良好的保护层,因此达到很好的护炉效果。为了探讨适宜于冶炼钒钛矿石的高炉用耐材的需求,以进一步提高高炉寿命.通过试验来评定不同材质的耐火砖抵抗钒钛渣性能的优劣.为高炉炉缸、炉底用耐材的选择提供可靠的依据。
1 实验
1.1钒钛高炉渣的化学成分:取高炉下渣,测量化学成分见表1:
1.2实验用耐材样品指标
选用生产的高炉用耐材系列的九种材质进行实验。其理化指标测量结果见表2

1.3实验过程
将上述九种材质切割成100mm×l00mm×65mm的方块。中心部位钻孔φ55mm×40mm,孔底用钻头扫平。把试块和渣样分别在110℃温度下,烘干2小时,准确测量孔径和深度尺寸,然后装人100g钒钛渣样。在规定的三种温度条件下:1450℃,保温3小时:1500℃保温3小时;1550℃。保温3小时,进行实验。每种材质在每种温度条件下各制各两块试样,以验证结果的一致性。将装有渣样的试块装人电炉中。上、下两层,中间用l0mm厚的刚玉条支起。快速升温至规定的温度,保温3小时。冷却后,沿孔中心切割。观察断面的侵蚀情况。并进行数据测量。
2结果分析
2.1致密粘土砖、超致密粘土砖
由于粘土质耐火材料,其组成中含有较高的玻璃相,在1450℃、1500℃、1550℃的高温下二者均出现高粘度的玻璃相,而且气孔率低,结构致密,尤其是超致密粘土砖,结构更趋致密,配方设计科学合理,基质中莫来石形成针状的致密网络结构,渣液无法通过高粘度的玻璃相而渗透到气孔中。只有跟界面材料的化学反应和基质的溶解等造成材料的蚀损。因而出现只有侵蚀无渗透且界面分明的结果。
2.2复合碳化硅砖
该材质的显气孔率较低,结构致密。SiC的开始氧化温度约为820℃,约1100℃时,氧化速度加快,从而在其颗粒表面形成致密的SiO2保护层。复合碳化硅砖在制砖烧成和电炉实验中,由于存在上述反应形成的SiO2保护层堵塞了气孔,渣液无法渗透到制品中,只有跟材料界面化学反应,造成该材料的侵蚀。
2.3 AL2O3—C砖:
仅有轻微的侵蚀现象,主要得益于AL2O3—C砖的显气孔率特别低(4.3%)和碳素材料的侵润性差,抗渣抗碱性能好的缘故。但由于石墨材料易于氧化,本实验出现6~7mm的氧化层,造成结构松动,强度低。同时由于AL2O3—C砖抗铁水熔蚀能力差,而且石墨的存在使得挂渣层难以与本体牢固地粘附在一块,护炉作用难以发挥,因此AL2O3—C材料并不被看好。
2.4高铝砖
本实验在1450℃和1500℃保温3小时的条件下,高铝砖表现出较好的抗侵蚀性和渗透性,但在1550℃。保温3小时的条件下。其抗蚀性和渗透性大大恶化。这可能与高温下钛跟不同的矿物相反应量大,造成基质溶解,孔洞大,结构松散以及高温下形成的钛的碳、氮化合物量少,保护效果差等因素有关。改性高铝砖侵蚀和渗透比较严重,主要是渣与材料剧烈的化学反应,形成钛铁矿钛酸铝,钙长石等低熔点的矿物逐渐溶解所致。
2.5刚玉莫来石砖
在三种温度条件下表现出较好的抗侵蚀性。但存在渗透现象。主要是刚玉料纯度高,刚玉晶体发育良好。具有良好的抗渣性。但由于制品的气孔率相对较高,渣液容易沿气孔渗透到制品里面。因而出现渗透现象。同时渣液中含有较多的杂质离子与基质中的莫来石发生反应,使得莫来石相被溶解,生成含钾、钠的钙长石低熔物,因而存在一定程度的侵蚀。
2.6复合莫来石砖
开发的该项产品,由于具有十分致密的结构,显 气孔率低,同时使用了添加物。对提高渣性和抗渗透性起到了很好的作用。
2.7刚玉砖
由于刚玉材料的纯度高,晶体发育好,因而具有很好的抗侵蚀性,但由于该制品的气孔率相对较高,结构不致密高温下渣液容易钻入气孔中,出现渗透严重的结果,实验也证实了这一点。因此刚玉砖不适宜于在冶炼钒钛矿石的高炉上使用。
3 冶炼钒钛磁铁矿的高炉炉缸。炉底的选材分析:
根据现场实际情况。冶炼矾钛磁铁矿的高炉炉底部位。实际温度在1420℃左右,炉缸的渣液面温度在1550℃左右或更高一点,通过实验可以看出,选用粘土砖作炉底用砖仍是可取的,粘土砖只存在侵蚀现象,进一步提高材料的纯度和致密程度对提高抗蚀性是非常有利的。超致密粘土砖在1450℃,3h的条件下,大侵蚀速率仅0.8mm/h,渗 透速率为0而高铝砖在该温度条件下同样为0.8mm/h,而渗透速率为2.0mm/h,因而超致密粘土砖作为炉底材料具有很强的优势。炉缸部位渣液温度高达1550℃以上,刚玉莫来石砖、复合莫来石砖、复合碳化硅砖都具有较好的抗侵蚀性和渗透性。刚玉莫石砖价格昂贵,抗渣性能并不比复合莫来石砖优越;高铝砖在1550℃静态的条件下,侵蚀和渗透现象相当严重刚玉砖由于气孔率高,结构不致密,渗透现象严重;AL2O3—C砖抗蚀性良好,但由于存在氧化现象,制品的结构遭到破坏,强度低。抗渣性差,护炉效果差,也不可取。
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