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碳化硅炉眼砖在铁合金矿热炉中的使用优势(上)

添加时间:2022年10月9日  浏览次数:

矿热炉又称电弧电炉或电阻电炉,主要用于还原冶炼矿石,碳质还原剂及溶剂等原料。主要生产硅铁,锰铁,铬铁合金等铁合金,其工作特点是采用碳质或铝质、鎂质耐火材料作炉衬及炉眼砖。但是鎂质或铝质炉眼砖在长期受到炉内热负荷冲击及二氧化硅熔渣侵蚀的情况下,容易破损,甚至引发炉墙烧穿,严重影响矿热炉的正常运行。因此以碳化硅为主要原料的炉眼砖应运而生

早些年代我国矿热炉出铁口砖主要采用小块标准高铝砖或者刚玉砖,只有少数大中型矿热炉采用硅线石砖、刚玉莫来石砖和复合棕刚玉砖,出铁口寿命普遍较短。而国外大型矿热炉出铁口多为组合砖,并采用高质量耐火材料,如欧洲国家用微孔炭砖、莫来石砖,日本用硅线石砖、AL2O3-SiO2砖 ,北美用热压小炭砖等,再加上科学的管理、操作和维护,出铁口寿命都较长为此,武汉炭质炉衬新材料研究推广中心根据国内耐火材料生产设备条件,吸取国外出铁口耐火材料优点,针对矿热炉出铁口的破损原因,开发了矿热炉出铁口用半石墨质一碳化硅砖,现已在国内各种品类,不同大小的矿热炉中成功应用多年。并且该产品也在内蒙古、宁夏、山西、河南等地区形成了主产区。

碳化硅炉眼砖

1矿热炉出铁口侵蚀原因及对材质要求

炉眼是矿热炉炉体炉缸的一部分,是高温熔体从炉内排出的唯一通道,一台矿热炉比如工业硅冶炼矿热炉配有五个出炉眼,40500KVA硅铁矿热炉配备有三个炉眼,还有小型矿热炉也根据炉型配备有不同数量的炉眼,近年来,随着铁合金生产工艺技术操作水平的进步,其整体的炉衬使用寿命可达3~5年。而出口的炉眼损坏最快,是炉衬使用寿命最为薄弱的环节,因为炉眼受到高温炉气、熔融水和高温炉渣的侵蚀和机械冲刷,形成椭圆形的炉眼,炉眼空大后堵眼困难,常出现跑眼和喷火,此时需更换使用炉眼,并由修眼技术人员对空大变形的炉眼进行修复。若炉眼长年失修将影响炉底碳砖和炉缸碳砖使用寿命,甚至会出现炉眼周围漏现象,存在较大安全隐患。

根据之前调查多座矿热炉停炉结果表明:强化冶炼矿热炉投产后1年左右出铁口炉眼砖就被侵蚀,中小矿热炉经过23年时间出铁口耐火材料被严重侵蚀。一代炉役末期,出铁口耐火材料几乎不复存在,取而代之的是炮泥、渣、焦炭、铁等混合物。出铁口耐火材料经受的侵蚀主要在机械冲击、热震、热应力作用;铁水、熔渣冲刷、磨蚀 ;碱金属侵蚀;高温氧化等几个方面。矿热炉投产后,铁口砌体温度升高,由于温差存在,冷热端膨胀量不同而产生热应力。每次出铁时温度升高到1500℃以上,出铁完毕,堵上炮泥后又迅速下降到500800℃,出铁口砌体经常受到急冷急热 (热震)作用。耐火材料的抗热震能力与材料的导热系数、强度成正比,与热膨胀系数、弹性模量成反比。高铝砖等AL2O3SiO2系耐火材料导热系数低、热膨胀系数高、弹性模量大,其耐热震性差,在热应力的作用下出铁口砌体产生裂缝甚至剥落。碱金属侵入耐火砖后与AL2O3SiO2。反应生成钾霞石等化合物,使耐火材料变质、组织结构劣化,强度下降,热膨胀系数增加,导致出铁口砌体抗热震性、耐剥落性变差,在开堵出铁口时,还受到开孔机泥炮的机械力作用,有时破坏砌体结构。

出铁口通道和砌体内侧尽管有泥套、泥包保护,当液态铁、渣流经出铁口时仍冲刷、磨蚀出铁口砌体并存在铁水溶蚀、渣蚀等。温度越高,这些破坏作用越厉害。如果冷却设备漏水或使用有水炮泥,水蒸汽在高温下破坏耐火材料。若用氧气烧通出铁口会使耐火材料熔蚀、氧化一旦铁口区砌体与冷却壁之间密封不好,水蒸汽和空气沿缝隙进入,出铁口砌体周围炭砖和炭素填充料被氧化,就会出现煤气泄漏。为了延长矿热炉出铁口寿命,必须提高砌体结构强度,选用适应出铁口条件的高质量耐火材料.提高砌筑质量及操作水平。出铁口耐火材料必须具备下列特性;①耐热震性好;②耐剥落性优良;⑧抗铁水溶蚀、冲刷性好;④耐碱性好 ;⑤抗渣性好 ;⑥耐氧化。

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