礦熱爐是高爐渣生產(chǎn)礦棉的關(guān)鍵設(shè)備,，也叫電爐生產(chǎn)礦棉法,。爐體外形為圓柱形從功率上區(qū)分目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的有3500KVA,、5000KVA,、8000KVA等不等功率的礦棉電爐，爐襯內(nèi)襯盛載著高溫渣液,，外圍是水冷的感應(yīng)線圈，為了改善電磁耦合,，還需要盡量使?fàn)t襯壁厚盡量降低,，因此爐襯耐火材料在砌筑壁薄的同時(shí)要在使用過(guò)程中承受來(lái)自高爐渣液倒入電爐內(nèi)熱沖擊和溫度急劇變化的的破壞、要承受熔煉過(guò)程中電極磁場(chǎng)帶動(dòng)渣液泛起波紋狀的沖刷和爐渣的侵蝕,。因此對(duì)爐襯用耐火材料選材要求十分苛刻,。目前爐襯用的材料主要是圍繞中性耐火材料選擇有特級(jí)高鋁磚、碳素制品,、石墨制品,、高鋁澆注料,、碳化硅搗打料但在實(shí)際使用過(guò)程中耐火內(nèi)襯均不能夠滿足使用要求，使用壽命短,，不能連續(xù)生產(chǎn),，導(dǎo)致生產(chǎn)線無(wú)法達(dá)產(chǎn)，嚴(yán)重影響了其作業(yè)率,，制約了該工藝的推廣應(yīng)用,。
我公司鄭州駒達(dá)新材料科技有限公司針對(duì)礦棉電爐耐火材料內(nèi)襯出現(xiàn)的問(wèn)題，并結(jié)合該工藝特點(diǎn)以及高爐熔渣調(diào)質(zhì)后為酸性熔渣的工況,，建立了抗酸性熔渣侵蝕試驗(yàn)?zāi)Ｐ�,，�?duì)耐火材料抗侵蝕性能進(jìn)行研究，分別采用了剛玉碳化硅質(zhì),、鉻鋯剛玉質(zhì),、鋯剛玉質(zhì)、鋁鎂碳質(zhì)系列材料進(jìn)行了抗渣侵蝕實(shí)驗(yàn),。
實(shí)驗(yàn)方法及過(guò)程采用靜態(tài)坩堝法研究試樣的抗侵蝕性能,。按照配方配比稱量實(shí)驗(yàn)原料，加水?dāng)嚢杈鶆蚝�,，振�?dòng)成型,。養(yǎng)護(hù)24h后脫模，然后自然養(yǎng)護(hù)24h后進(jìn)行110℃烘干,，烘干后的坩堝放入適量的爐渣（80%高爐渣+20%調(diào)質(zhì)礦石）高爐爐渣和調(diào)質(zhì)礦石化學(xué)成分見(jiàn)下表,，在1600℃的溫度下保溫6h，然后將坩堝從中間部位切開(kāi),，以中間剖面觀察到侵蝕深度來(lái)判斷其抗侵蝕性能,。
四種材料抗渣性能對(duì)比
① 剛玉碳化硅體系產(chǎn)品
剛玉碳化硅體系在高爐鐵溝上取得了成功的應(yīng)用，抗FeO—SiO2渣的侵蝕以及抗CaO—SiO2渣的熔蝕性能優(yōu)良,，碳化硅屬于非氧化物,，對(duì)渣潤(rùn)濕角大，具有一定的抗侵蝕性能,。但是在高溫狀態(tài)下,，碳化硅發(fā)生SiC+2O2 =SiO2+CO2 SiO2 在材料表面形成釉層，堵塞氣孔,，避免了碳化硅的進(jìn)一步氧化反應(yīng),，稱為鈍化氧化。但是在抗高溫渣侵蝕試驗(yàn)中,，沒(méi)有體現(xiàn)出很好的抗侵蝕性,，在材料與渣液界面沒(méi)有形成保護(hù)層，SiC被進(jìn)一步深入氧化造成材料結(jié)構(gòu)的破壞,，同時(shí)抗渣侵蝕性能降低,。
② 鉻鋯剛玉質(zhì)體系
在鉻剛玉耐火材料中加入各種添加劑,，例如二氧化鋯、鋯英砂等,、加入ZrO2可以提高耐火材料的抗熱震性和耐磨性,，在鉻剛玉系耐火材料中引入ZrO2會(huì)提高高溫液相的粘度，使高溫液相更加孤立的存在于基質(zhì)中,，并且ZrO2本身為高熔點(diǎn)相,，提高了材料基質(zhì)中高溫固相的直接結(jié)合率，強(qiáng)化了基質(zhì),，從而提高試樣的高溫力學(xué)性能,。同時(shí)添加的ZrO2在高溫過(guò)程中發(fā)生相變伴隨著體積變化而在晶粒周圍產(chǎn)生微裂紋合并狂戰(zhàn)，這同時(shí)也改善了材料的熱震穩(wěn)定性,。鉻鋯剛玉體系能夠很好地抵抗高爐爐渣的滲透與侵蝕,，同時(shí)引入改善了鉻剛玉體系熱震穩(wěn)定性，有利于材料使用壽命的進(jìn)一步提高,。
③鋯剛玉質(zhì)體系
鋯剛玉具有優(yōu)良的抗酸性侵蝕性能,，被廣泛的應(yīng)用于玻璃窯上，鋯剛玉不僅用于溫度高,、侵蝕嚴(yán)重的與玻璃液接觸部位,，而且廣泛用于玻璃窯上部結(jié)構(gòu)中。鋯剛玉的主要晶相是堅(jiān)密共存的剛玉和斜鋯石,，而這兩種晶相都具有很好的抗侵蝕性能,。鋯剛玉中的玻璃相填充在剛玉相與斜鋯石相之間，這種玻璃相在收到高溫玻璃相侵蝕后生產(chǎn)粘度極高的鈉長(zhǎng)石質(zhì)玻璃,，由于其中熔化了一定數(shù)量的ZrO2而粘度更大,，這層高黏度的玻璃質(zhì)留在材料表面上，不易擴(kuò)散,，因而保護(hù)了材料的本體,，在鋯剛玉坩堝抗渣試驗(yàn)中，坩堝底部只有淺淺的一層基質(zhì)部分被蝕損,，渣液沒(méi)有繼續(xù)向深處擴(kuò)展,，侵蝕深度大約為1~2mm，抗高爐渣侵蝕效果好,。在鋯剛玉材質(zhì)中存在斜鋯石和剛玉共晶在菱面注狀的剛玉晶體上同時(shí)分布著粒狀斜鋯石結(jié)晶,，鑲嵌在剛玉晶體里：這種結(jié)構(gòu)可以防止剛玉過(guò)早的被渣液所破壞，因此具有良好的抗渣侵蝕性能,。
④：鋁鎂碳質(zhì)體系
鋁鎂碳磚在鋼包中應(yīng)用的非常廣泛為了能夠抵抗高溫鋼水和渣液的劇烈沖刷和化學(xué)侵蝕，摻加了適量的碳素材料,，為了提高磚的抗氧化性,，參加了適量的抗氧化劑,。因此鋁鎂碳磚具有抗侵蝕、抗剝落,、抗氧化,、不沾渣等特點(diǎn)。面對(duì)鋼包內(nèi)襯是在高溫鋼水和渣液的劇烈機(jī)械沖刷和化學(xué)作用下使用的工況環(huán)境,，其渣成分主要是CaO,、SiO2、AL2O3,、FeO,、MgO、MnO,、K2O,、Na2O 等因此選材質(zhì)應(yīng)與之相適應(yīng)為前提，并且要求具有較高的熱態(tài)強(qiáng)度,，以抵抗高溫鋼水的沖刷,。鋁鎂碳轉(zhuǎn)抗堿性渣效果特別好但是鋁鎂碳轉(zhuǎn)在使用過(guò)程中碳元素在高溫會(huì)發(fā)生氧化，原因是因?yàn)棰俜芥V石顆粒與石墨在或高溫真空下產(chǎn)生固相反應(yīng)如下: MgO+C→Mg↑+CO↑ 生成的蒸汽和CO揮發(fā); ②方鎂石顆粒被熔渣化學(xué)熔損,包括外來(lái)爐渣及鎂砂雜質(zhì)中的各類氧化物的熔損; ③鋁鎂碳磚工作層基質(zhì)氧化脫碳后,其結(jié)合強(qiáng)度降低.在爐渣的滲透及沖刷下,方鎂石顆粒脫離磚體被沖裹進(jìn)爐渣內(nèi).所以使用在礦棉礦熱爐上的技術(shù)還有待驗(yàn)證,。
通過(guò)以上四種材料的抗渣性能對(duì)比其結(jié)果為鉻鋯剛玉磚＞鋯剛玉磚＞剛玉碳化硅磚＞鋁鎂碳磚,，但是這四種材料的市場(chǎng)價(jià)格均比高鋁磚價(jià)格高，甚至說(shuō)比如鉻鋯剛玉磚的價(jià)格目前價(jià)格是高鋁磚價(jià)格的十倍左右,，所以很多廠家不愿意選擇這種材料,，出現(xiàn)難以推廣的局面