爐襯損毀機(jī)理

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1、【本章學(xué)習(xí)要點】本章學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)爐爐襯結(jié)構(gòu)及損毀機(jī)理，轉(zhuǎn)爐爐襯耐火材料及爐襯的修補(bǔ)，濺渣護(hù)爐的技術(shù)特點及其操作等。?從氧氣轉(zhuǎn)爐誕生之日起，轉(zhuǎn)爐爐襯的耐火材料及其壽命，就是工程技術(shù)人員研究的重要課題之一。最初的爐襯壽命只有一百多次，甚至幾十次，是妨礙氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)發(fā)展的主要障礙。經(jīng)過幾十年的開發(fā)研究，現(xiàn)在的爐襯壽命已經(jīng)達(dá)到了成千上萬次，爐襯耐火材料的單位消耗降到了2～0．38kg／t鋼，應(yīng)該說已經(jīng)達(dá)到了一種技術(shù)水平高、應(yīng)用效果穩(wěn)定的狀態(tài)。這主要受益于耐火材料新品種的開發(fā)，冶煉技術(shù)、造渣技術(shù)的進(jìn)步，煉鋼過程的穩(wěn)定操作，濺渣護(hù)爐技術(shù)等。?第一節(jié)爐襯耐火材料損毀機(jī)理?爐襯耐火材料的損毀機(jī)理與耐火材料的

2、化學(xué)成分、礦物結(jié)構(gòu)，煉鋼工藝過程等一些十分復(fù)雜的因素有密切關(guān)系，因此要在理論上完全說清楚幾乎是不可能的。幾十年來，人們對煉鋼熔體與耐火材料之間的高溫物理化學(xué)反應(yīng)做過大量的研究，但是現(xiàn)在所能作出的結(jié)論，也還只是宏觀的或是經(jīng)驗性的。歸納起來爐襯損毀的原因大致分成四類：①機(jī)械沖擊和磨損；②耐火材料高溫溶解；③高溫溶液滲透；④高溫下氣相揮發(fā)；其中以②，③兩項被認(rèn)為是最基本的損毀原因，所做的研究工作也最多。轉(zhuǎn)爐渣的成分主要為CaO，SiO2，F(xiàn)eO等，當(dāng)爐渣堿度偏低時，對以CaO，MgO為主要成分的爐襯耐火材料侵蝕嚴(yán)重，爐襯壽命降低；相反，當(dāng)爐渣堿度較高時，對爐襯的侵蝕則較輕微，爐襯壽命也相對有所提

3、高。這導(dǎo)致煉鋼工藝中造渣技術(shù)的變革，采用輕燒白云石造渣，結(jié)果爐襯壽命有較大幅度的提高。爐渣中含有氟離子、金屬錳離子等時，或者熔池溫度升高到l700℃以上，溶液的粘度會急驟下降，爐襯的損毀速度加快，壽命大幅度降低。所以轉(zhuǎn)爐鋼水溫度偏高，會使?fàn)t襯壽命相應(yīng)降低。溶液滲入耐火材料內(nèi)部的成分包括：渣中的CaO、SiO2、FeO；鋼液中的Fe、Si、Al、Mn、C，甚至還包括金屬蒸氣、CO氣體等。這些滲入成分沉集在耐火材料的毛細(xì)孔道中，造成耐火材料工作面的物理化學(xué)性能與原耐火材料基體的不連續(xù)性，在轉(zhuǎn)爐操作的溫度急變下，出現(xiàn)裂紋、剝落和結(jié)構(gòu)疏松，嚴(yán)格地說這個損毀過程要比溶解損毀過程嚴(yán)重得多。因此，要降低

4、溶液對耐火材料的滲透，措施有：a.應(yīng)降低爐襯耐火材料的氣孔率和氣孔的孔徑；b.在耐火材料中加入與溶液不易潤濕的材料，如石墨、碳素等；c.嚴(yán)格控制溶液的粘度，即控制冶煉強(qiáng)度、控制出鋼溫度等。由爐襯材料的抗渣侵蝕性試驗，可得出鎂碳磚的渣浸蝕過程為：石墨氧化→方鎂石相被渣中SiO2、Fe2O3侵蝕→反應(yīng)生成的低熔物被熔失。在含碳爐襯的耐火材料中，隨著碳含量的增加抗渣侵蝕性會有提高，但不是碳含量越高越好，因為碳含量越高，氧化失碳后爐襯耐火材料的結(jié)構(gòu)越疏松，使用效果會變差。通過從大量的抗渣試驗研究和轉(zhuǎn)爐實際操作可以得出一些爐襯耐火材料抗侵蝕性的認(rèn)識：(1)鐵水成分對爐襯耐火材料壽命有顯著影響，特別是

5、硅、磷、硫的含量。(2)轉(zhuǎn)爐終點溫度過高將導(dǎo)致爐襯壽命降低，特別是當(dāng)終點溫度在1700℃以上，每提高10℃，爐襯耐火材料的侵蝕速率都會有顯著增加。???(3)提高爐渣堿度有利于降低爐渣對堿性耐火材料的侵蝕。???(4)提高渣中MgO含量，可以降低爐渣對爐襯耐火材料的侵蝕。???(5)提高渣中FeO含量會導(dǎo)致爐襯耐火材料侵蝕加劇。???(6)轉(zhuǎn)爐吹煉初期，渣堿度比較低，對爐襯侵蝕嚴(yán)重，應(yīng)采用白云石造渣，使渣中MgO含量接近飽和狀態(tài)。???(7)螢石對爐襯也有侵蝕，因此應(yīng)盡量降低螢石的加入量。???(8)白云石、鎂白云石耐火材料中，MgO的抗渣侵蝕性要優(yōu)于CaO，但是有CaO存在可以提高耐火材

6、料的高溫?zé)崴苄院涂乖鼭B透性。(9)要求爐襯耐火材料的原料有較高的純度，如鎂白云石砂要求雜質(zhì)總量SiO2+A12O3+FeO小于3％；其他如電熔鎂砂、石墨等也有類似要求。?第二節(jié)　轉(zhuǎn)爐爐襯結(jié)構(gòu)????轉(zhuǎn)爐耐火材料爐襯結(jié)構(gòu)可以分成爐底、熔池、爐壁、爐帽、渣線、耳軸、爐口、出鋼口、底吹供氣磚幾部分。???1．永久層???永久層是從安全角度考慮設(shè)置的，很少出現(xiàn)損壞現(xiàn)象，在砌筑新的爐襯時，這一層是不需要拆除的。永久層厚度一般為230mm左右，用燒結(jié)鎂磚砌筑，需要指出的是，砌筑時應(yīng)使用有較好粘接性的鎂質(zhì)火泥；砌筑后永久層有非常好的整體性，在以后反復(fù)拆除工作層時，永久層會保持較為完整。2．綜合砌爐在拆除

7、使用后的爐襯時發(fā)現(xiàn)，損壞是由個別侵蝕嚴(yán)重的部位不能使用造成的，而其余相當(dāng)多的部位雖然仍可以使用，可是為了砌筑新的爐襯而不得不廢棄。這就使人們提出一個綜合砌爐、均衡爐襯的概念。針對爐襯不同部位的侵蝕狀態(tài)選擇不同質(zhì)量的爐襯磚。渣線、耳軸區(qū)是轉(zhuǎn)爐爐襯中使用條件最苛刻的部位，受到鋼液、爐渣的沖刷、侵蝕以及爐內(nèi)氣體的沖刷作用，要求使用抗侵蝕性最好的磚砌筑。???爐帽區(qū)主要受爐內(nèi)氣體的沖刷作用，以及吹煉時爐渣的噴濺作用，這部分襯磚的