高爐用耐火材料破壞機(jī)理、功能檢測(cè)及維護(hù)介紹

  

 

耐火材料具有抗堿性、導(dǎo)熱系數(shù)、耐堿性、導(dǎo)熱系數(shù)、耐鐵水溶性、平均孔徑、小于1μm孔容積率、透氣性、抗氧化性、耐渣腐蝕性等。它們更好地反映了高爐耐火材料工作條件下的功能。

1)購(gòu)買國(guó)外碳磚時(shí)，合同中不需要中國(guó)的檢驗(yàn)方法，不能進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)。往往方法檢驗(yàn)功能指標(biāo)不好，國(guó)外廠家不認(rèn)可，只要承擔(dān)，合同就要求選擇方法檢驗(yàn)。

2)策劃者和使用者對(duì)特殊功能并無(wú)要求，仍按一般碳磚規(guī)格檢驗(yàn)常規(guī)功能。

 

三、一爐碳磚檢驗(yàn)一次樣品，而非批量多樣抽樣，顯然不符合碳磚檢驗(yàn)取樣規(guī)范，難以保證產(chǎn)品質(zhì)量。4)在目前的碳素?fù)v打料檢測(cè)方法規(guī)范中，導(dǎo)熱系數(shù)檢測(cè)結(jié)果存在錯(cuò)覺(jué)。碳搗打料的檢測(cè)方法規(guī)范YB4038-1991規(guī)定，碳搗打料的導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)在1200℃焙燒24小時(shí)后檢測(cè)。由于碳搗料用于接近冷卻壁或爐底冷卻管，工作溫度為100~200℃，不可能達(dá)到1200℃。在檢測(cè)碳搗料的導(dǎo)熱系數(shù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)同一碳搗料樣品在120℃和1200℃燒制后的導(dǎo)熱系數(shù)相差近1倍。

 

4)目前碳磚的功能檢測(cè)方法沒(méi)有檢測(cè)碳磚材料的種類和質(zhì)量，如電煅煤、普煅煤、石墨化煤、電石墨等。制作碳磚后，上述功能實(shí)驗(yàn)方法難以區(qū)分，僅根據(jù)碳磚廠家的承諾是不可能的?？煽紤]增加巖相剖析檢驗(yàn)項(xiàng)目，顯微鏡下普煅煤.石墨電易于區(qū)分，采用巖相剖析方法可檢查是否添加普煅煤和電石墨。

高爐耐火材料損壞機(jī)理。

在高溫下，爐子練習(xí)是一種雜亂的物理化學(xué)過(guò)程，對(duì)耐火材料有不同程度的損傷需要中修或大修，而停爐大修則是高爐壽命的終結(jié)。耐火材料損壞機(jī)理總結(jié)如下:

 

一、高溫渣鐵的滲透和腐蝕。

爐腰和爐腹部形成熔融鐵渣，向下移動(dòng)進(jìn)入爐缸，渣中的FeO.MnO.CaO和磚中的SiO2相互作用，形成低熔點(diǎn)的化合物，使磚襯表面軟熔。爐腹部位特別嚴(yán)重，開(kāi)爐后不久就被腐蝕，僅靠冷卻壁上的渣皮進(jìn)行作業(yè)。

液態(tài)鐵、重金屬和堿金屬的浸入是爐底周圍損壞的主要原因。鐵的含水率會(huì)沿著石塊的縫隙和孔洞滲透到砌塊中，凝結(jié)分離石墨，體積膨脹，然后擴(kuò)大裂縫，使磚襯層脫落或漂浮。

 

2.高溫和熱震損壞。

在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，爐內(nèi)溫度經(jīng)常波動(dòng)。如果溫度梯度的溫度應(yīng)力超過(guò)磚襯的限，磚就會(huì)破裂。實(shí)踐表明，爐體中下部的磚襯有裂紋和脫落。常見(jiàn)的熱應(yīng)力使磚襯里與工作表面平行50~100mm的深度發(fā)生裂紋，裂紋交叉穿插后大面積脫落。

 

三、爐料與煤氣流的沖突沖刷及煤氣碳素堆積的破壞作用。

爐膛氣體的實(shí)際流速可以達(dá)到15~20m/s，粉塵大，增加了煤流對(duì)耐火材料的沖磨作用。爐腰折角處磨損特別嚴(yán)重。爐體上部爐料較硬，有棱角，減少爐料沖突是磚襯損壞的重要原因。上升氣體含有約25%的CO，進(jìn)入磚襯氣孔和裂縫的CO在400-800℃分化時(shí)累碳。與耐火材料中的Fe2O3效應(yīng)相比，還原為單質(zhì)Fe，是CO分化的催化劑，加速了碳的積累。隨著碳堆積引起的晶型變化，伴隨著發(fā)作的體積變化，磚襯布置松弛，強(qiáng)度降低，導(dǎo)致開(kāi)裂損壞。耐火材料的爐腰和爐體中下部損壞效果更為嚴(yán)重。

 

四、堿金屬及其它有害元素的損害作用。

爐內(nèi)的堿金屬和鋅經(jīng)高溫作用在爐料上循環(huán)，一部分堆積在耐火材料上，另一些則隨爐氣排出。它們與耐火材料中的氧化鋁和氧化硅作用，形成低熔點(diǎn)的鋁硅酸鹽，使耐火材料軟化、腐蝕破壞；堿金屬與熱焦炭反應(yīng)生成氰化物，與水蒸汽和CO2反應(yīng)生成氰化氫。氰化氫進(jìn)入磚襯分化發(fā)生碳堆積，損壞耐火材料。

高爐內(nèi)任何部位的損壞都適用于各種損壞機(jī)制交替綜合效應(yīng)的結(jié)果。爐型設(shè)計(jì)、耐火材料結(jié)構(gòu)與原料、高爐冷卻設(shè)備與工藝系統(tǒng)、訓(xùn)練條件等是高爐壽命綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)。

 

高爐耐火材料維護(hù)知識(shí)

爐底使用壽命是學(xué)術(shù)界和眾多耐火材料研究耐火材料爐襯的共同目標(biāo)。隨著鋼鐵冶煉技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)耐火材料的要求也越來(lái)越高。如何使耐火材料在嚴(yán)格的工作環(huán)境中長(zhǎng)壽，可參考以下解決方案:

爐缸長(zhǎng)壽系統(tǒng)解決方案：

(1)爐缸系統(tǒng)設(shè)計(jì)可靠，結(jié)構(gòu)合理，傳熱系統(tǒng)有效，界面少，無(wú)薄弱環(huán)節(jié)；

②選擇質(zhì)碳磚，具有足夠的導(dǎo)熱能力和抗渣鐵侵蝕能力；

③設(shè)置有效的爐缸排水設(shè)施，防止?fàn)t缸氣隙發(fā)展，影響傳熱；

(4)設(shè)置完善的監(jiān)控系統(tǒng)和智能管理系統(tǒng)，及時(shí)應(yīng)對(duì)異常情況；

⑤嚴(yán)格把施工質(zhì)量，把好的設(shè)計(jì)變成現(xiàn)實(shí)，為高爐長(zhǎng)壽打好基礎(chǔ)；

⑥有效控制冷卻設(shè)備損壞和漏水，防止漏水進(jìn)入爐缸碳磚區(qū)域；

⑦采用良好的原燃料，保證爐缸的活性和透氣性，保證高爐的穩(wěn)定運(yùn)行；

⑧合理的爐缸維護(hù)，定期有效的排水，嚴(yán)格控制爐缸灌漿；

 

熱風(fēng)爐管系統(tǒng)解決方案的要點(diǎn)包括:

(1)合理配置管道支座和拉桿結(jié)構(gòu)，使波紋管有序位移；

②三岔口、孔口等耐火材料的薄弱環(huán)節(jié)應(yīng)設(shè)置固定點(diǎn)，以減少耐火材料的位移；

③合理設(shè)置耐火材料的膨脹縫，避免膨脹縫成為串氣的薄弱環(huán)節(jié)；

④管道磚下部和拱腳應(yīng)穩(wěn)定可靠，防止基腳不穩(wěn)定，導(dǎo)致管道磚下陷；

⑤根據(jù)耐火材料的溫度選擇可靠的耐火材料質(zhì)量，尤其是蠕變和耐熱震性能；

③定期用熱像儀檢測(cè)局部高溫點(diǎn)，提前進(jìn)行自流式注漿維修，防止局部串氣進(jìn)一步發(fā)展。