炼钢工业用耐火材料的磨蚀

炼钢工业用耐火材料的磨蚀炼钢工业用耐火材料的磨蚀 炼钢工业用耐火材 的磨蚀 摘 要论述了耐火材 磨蚀的几个主要机 即腐蚀和氧化 热机械磨蚀 和剥 磨蚀和侵蚀 找出磨蚀原因 并有效 加以控制 以延长耐火材 使用寿命 关键词耐火材 磨蚀机 腐蚀 氧化 热机械磨蚀 剥 侵蚀 耐火材 磨蚀机 关于钢包耐火材 磨蚀的原因 可以归因于以 下 种 损的最主要因素 图 示出了 组分的晶相图 成 分 以及它们熔点 和它们的 共晶点 和三元共晶点 共晶点是 在两个或 多组分之间的反应中第一个 熔滴 形 成时的温度和浓度点 它们的熔点总是比那些组分 纯的低 在耐火材 和渣相互作用时 共晶点温度 腐蚀和氧化 热机械磨蚀和剥 磨蚀和侵蚀 腐蚀和氧化 越低 产生熔融物的可能性越高 耐火材 的磨蚀 就 苛刻 腐蚀可界定为耐火材 和渣 气体或其它工艺 化合物之间的化学反应 以及在砖的表面和内部一 些液态或气态物质的形成 氧化是耐火材 和氧气 之间的反应 这些反应的驱动 是温度和反应潜 能 即两种或 多化学化合物之间相互反应的 论 可能性 在大部分情况下 渣和炼钢用耐火材 都 是由金属氧化物如 等等组成 简单地说 可以通过这些金属在元素周 期表的位置及它们的酸碱性来确定反应的可能性 在元素周期表比较靠左边位置的金属 性能偏碱 性 反之亦然 比较靠右边的偏酸性 在碱性渣和 碱性耐火材 之间的反应性能较低 正如中性或中 性偏酸性的渣或弱酸性耐火材 一样 根据渣的化 圈 在渣 耐火材 系统中一些组分和公式中组分 浓度随着低熔点物质形成的增加而增加 从而解释 了为 么低熔点熔剂和 纯的原材 比纯的对腐蚀 敏感 学成分正确选择耐火材 是把耐火材 磨蚀减到最 低的关键因素 在炼钢实践中主要是碱性渣 这就 是为 么宁愿选择碱性耐火材 的原因 例如 和白云石 炼铁产生的中性或弱酸性渣则 相应需要氧化铝 红柱石 碳化硅和 或铝矾土基 图 和图 的显微照片示出了渣和耐火材 的 反应能 和相容性对腐蚀率的影响 由于强碱性渣 砖 冶金渣的碱度可以用渣中分解出的碱性和酸性 与 砖中碱性氧化镁反应潜能 高 因此在图 中表现出只有一些轻微反应 在图 中 比较低 为 这是由于含硅 氧化物之间的浓度比来表示 它叫做 比 推断侵蚀反应的基本原 是晶相图 它们说明 了钢水形成靠的是组分和温度 熔融组分是流动 的 很容 被冲走 这就是为 么熔融是腐蚀一磨 高造成反应剧烈 渣中 颗粒的分解 显微 照片示出了熔融渣中 颗粒是怎样消失的 在 实践中对炼钢厂所产生的后果是在它的工序中耐火 第 月 卷第 期 雨茜 岛 度 材 平均使用寿命低 它们每次发生这些可塑反应都会引起体积变 氧化是腐蚀的特殊形式 炼钢用耐火材 的氧 化 如果氧化还原的潜能出现频繁变化 含铁 高 化在含碳耐火材 中是首要的问题 因为可与四周 的耐火材 如铝矾土在很短时间内会遭到破坏 的空气一氧或工艺一氧 炼钢氧气顶吹转炉 的反 除了渣和耐火材 相容性外 温度是腐蚀和氧 应 使碳燃尽 而且 直接与氧化铁反应 化反应的第二驱动 以下流程图示出了温度对耐 十 火材 磨蚀的影响 渣的成分 高温 腐蚀氧化 低的渣粘度 氧化反应运动加速 啦 没有 凝结 和渣的凝固 通过空气和 把石墨 渣没有粘在砖的表面 和结合剂燃尽 在砖上没有形成保护渣层 砖物质的损失 比 腐蚀加剧 图 在碱性 和含 的碱性渣之间的轻微反应 耐火材 磨蚀 渣的成分 图 示出了温度对 砖中碳的氧化作用 的影响 在高温炉大气中烧制 立方体试样 它的重 取决于高温下烧 制时间 从试样的有关碳含 中计算出灼减 比 砖中碳烧失时间 图 在碱性 和含 高的酸性渣之间的强烈反应 图 砖中碳烧失的时间 图 砖被 氧化 和 时的氧化作用每次只能引起少 重 流失 在 时已经很多 急剧加 形成的气态一氧化碳没有结合从砖中逸出 图 速 到 的步伐几乎是 时的双 示出了 砖被 氧化的例子 倍 如果 砖失去了它们所含的碳 它们很 砖中碳是被氧化转化为 气体离开砖体 容 受到渣的渗入和腐蚀 而且没有结合剂的砖结 和 形成了具有低熔点的浅色 构变弱 能抵抗侵蚀和机械负荷 这就表明提高温 固溶体 它很容 被侵蚀转化为渣 度对 砖腐蚀比时间影响 大 象极度过热 另一些氧化试样是在 同的氧气压 下铁和氧 这样的特别事情 甚至仅仅一次非常短的一段时间 化铁的氧化和还原 就可能引起耐火材 衬的急剧损伤 截面寿命甚至 仅仅只有正常平均寿命的一半 热机械磨蚀和剥 热机械磨蚀和剥 是由应 引起的 由热膨胀 或机械震动造成的 因为伴随体积变化而引起 当 的热膨胀性能和 或反应 导致内部结构恶化 剥 可以导致整个耐火材 衬过早的整体磨蚀 甚至 在钢包或炉的第一炉之前就完成役期 由于热膨胀 可逆在耐火材 衬上首先产生应 图 示出了 特别是碱性砖如 和 砖对热机械磨 蚀很敏感 这是因为 热膨胀系数 具有较高 的可逆性 在大型转炉如 炉中可以补偿 这 需要在每 块砖之间插入硬厚纸板提供膨胀公差 一般来说通过硬厚纸板燃尽后离开很小间隙的这种 方法可以补偿总膨胀的 其它 可以通过转 炉钢壳的膨胀达到 另外 进入砖衬中一起把砖 膨胀系数 如何引起拉伸应 和随之剥 又如何 对耐火砖的影响 八 厶曼最孕区域的剥 裂纹 砖 一 嚣 一 一 墨 昌 墨 图 耐火砖拉伸应 的诱因 鹰鼍攀 鼋 置身 艳 图 砖端部的压缩应 热机械磨蚀的其它机 是所谓 鹅卵石 形成 对其的影响 在砖的端部压缩应 最高 强度最 低 热膨胀导致在端部应 过度 会压碎拐角处的 边缘 在砖与砖之间的间隙很容 受到冲刷 实际上 从图 和图 中可看到这些被压碎的 拐角处的效果 它们示出了 钢包衬重烧和 冷却的影响 图 重复冷却和二次加热后的钢包衬 卡紧 如图 所示 图 鹅卵石 磨蚀 在图 中所描述的从衬中 取出的 砖的横截面 幸 鹋 图 通过膨胀公差达到应 均衡 磨蚀和侵蚀 磨蚀和侵蚀是磨蚀前或腐蚀前后 熔融或砖初 始形态的其它变化时耐火材 的表面上一些物质的 机械磨失 磨蚀和侵蚀经常发生在冶金 中的喷 射固态粉末的氧枪喷嘴 风嘴和喷头的附近 影响 腐蚀和侵蚀的因素有颗粒流的速度 成分 温度和 冲击角度 湍流比层流磨蚀 剧 氧化的含铝化合 物比含钙的化合物磨蚀得 剧 热流比常温流磨蚀 多 比 的角度 明显 有时在耐火材 衬 上发生磨蚀的原因和地方好象相当 规则 这大部 分是因为这种复杂化气流形式 这种形式的复杂化 是可以预 的 图 示出了在 炉中 第 卷第 期 月 耐火与石灰 衬的磨蚀图 风嘴周围的砖受到了剧烈磨蚀 图 示出了衬外部的砖 砖没有显示出渣的 腐蚀和剥 热机械磨蚀组合的实际例子是液 体渣渗入耐火材 表面 随之产生剥 渗入可导 致致密化和热机械性能出现差异 即热膨胀和热传 任何残留 颗粒喷射流已经把砖的一半都冲掉了 从显微照片中没有看到渣或氧化残余物的一些 痕 颗粒喷射流冲掉了部分 颗粒 甚至在 导 图 示出了高铝砖的热机械膨胀系数仅 仅 和仅 它们是 同的 砖最初的热膨胀仅 由于 砖表面可以看到薄的石墨层 图 受到剧烈磨蚀的 炉风嘴区 图 图 中从炉中取出的 砖 磨蚀机 的组合 在炼钢转炉中耐火材 经常发生的磨蚀机 是 两种或者甚至是所有 种的组合 图 示出了耐 火材 磨蚀的三角关系 它示出了磨蚀机 组合的 结果 图 图 中砖的显微照片 腐蚀 剥 引起的氧化 热机械磨蚀的组合 液体渣渗入到砖中变为 随后在砖中的渣 已渗 入区和已渗入 未渗入交界面上形成了裂纹 蚀损及氧化 剥 和热机械蚀损 侵蚀及腐蚀