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耐火材料在熱熔渣制礦棉的電弧爐內(nèi)使用情況

添加時間:2023年2月15日  瀏覽次數(shù):

礦棉生產(chǎn)中保溫電弧爐是生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備,爐內(nèi)采用電極加熱,,爐襯內(nèi)側(cè)承載高溫渣液,,因每次高溫熔液出爐后,爐壁溫度急聚下降,,導(dǎo)致爐襯耐火材料承受溫度驟冷、驟熱的熱沖擊,,還要承受熔渣的化學(xué)侵蝕、液位下降過程中與空氣接觸的氧化腐蝕,。因此對爐襯耐火材料選材要求十分苛刻,,同時還要考慮爐襯材料的成本控制。目前礦棉生產(chǎn)用電爐爐襯材料主要為鎂鉻尖晶石磚,、高鋁磚、冷搗糊,、剛磚等耐火材料,但在生產(chǎn)過程中以上耐火材料均不能滿足使用要求,,使用壽命不超3個月,導(dǎo)致生產(chǎn)線不能達(dá)產(chǎn),,無法滿足生產(chǎn)要求。

1.1 保溫電弧爐內(nèi)襯用耐火材料使用情況

1)采用鎂鉻尖晶石磚砌筑爐墻,,高鋁磚砌筑爐底,,此方案生產(chǎn)10天,,爐墻全蝕損,爐底部分蝕損,。

2)采用剛磚砌筑爐墻,預(yù)焙碳磚砌筑爐底,,此方案生產(chǎn)使用8天,,爐墻全蝕損,,爐底完好。

3)采用高鋁磚砌筑爐墻,,預(yù)焙碳磚砌筑爐底,,此方案生產(chǎn)使用40天,,爐墻部分蝕損,爐底完好,。

4)采用冷搗糊筑爐墻,,預(yù)焙碳磚砌筑爐底,,此方案生產(chǎn)使用30天,爐墻全蝕損,,爐底完好,。采用預(yù)焙碳磚砌筑爐墻、爐底,,此方案生產(chǎn)使用90天,爐墻上部全氧化,,爐底完好,。

1.2 探討發(fā)現(xiàn)

保溫電弧爐熱熔渣經(jīng)調(diào)質(zhì)后熔渣為酸性熔渣,酸度系數(shù)1.7-1.8,。爐墻耐火材料經(jīng)酸性熔渣沖刷,,導(dǎo)致使用壽命十分有限,,熱熔渣中CaO-SiO2含量占比70%。爐墻耐火材料在熔渣出渣時液位降低導(dǎo)致爐墻與空氣接觸使耐材氧化嚴(yán)重,。爐底因熔渣未全部倒出形成保護(hù)層且溫度穩(wěn)定,,采用預(yù)焙碳磚砌筑爐底可行。

礦棉電弧爐耐火材料

1.3 在高溫狀態(tài)下抗渣性能及抗氧化性能對比

1)碳化硅體系:碳化硅體系在高爐鐵鉤上取得了成功的應(yīng)用,,抗SiO2渣及抗 CaO-SiO2 渣的侵蝕能力優(yōu)良,,碳化硅屬于非氧化物,。碳化硅體系,在高溫下反應(yīng)生產(chǎn)SiO2,,SiO2在材料表面形成釉質(zhì)層,,堵塞氣孔,避免了碳化硅進(jìn)一步氧化反應(yīng),,此材質(zhì)抗氧化能力優(yōu)良。但在抗保溫電弧爐渣侵蝕實(shí)驗(yàn)中,,沒有體現(xiàn)出很好的抗侵蝕能力,,在材料與渣液界面沒有形成保護(hù)層,,碳化硅被渣侵蝕后進(jìn)一步深入氧化造成材料結(jié)構(gòu)的破壞,同時抗渣侵蝕能力降低,。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,該材質(zhì)沒有與渣接觸的部位表面形成了明現(xiàn)的釉層,,但材料與渣液接觸部位由于碳化硅氧化生成的二氧化硅與渣反應(yīng),,坩堝內(nèi)壁沒有得到很好的保護(hù),,被渣液侵蝕出溝槽。

2)鎂鋁尖晶石體系:鎂鋁尖晶石是一種人工合成的高級耐火材料,,鎂鋁尖晶石的晶體結(jié)構(gòu)是AL-OMg-O 之間有很強(qiáng)的離子鍵結(jié)合,,使鎂鋁尖晶石內(nèi)部結(jié)構(gòu)均衡且牢固,,這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使鎂鋁尖晶石有優(yōu)良的耐熱振性和抗渣性,在氧化和還原條件下有良好的穩(wěn)定性。其較高的耐火性和較低的膨脹系數(shù)廣大的用于中頻爐,。根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況觀察,,坩堝滲透較為嚴(yán)重,,使其結(jié)構(gòu)遭到破壞,,該材質(zhì)為堿性材料,,在高溫下與酸性熔渣反應(yīng),,因此不適合作為保溫電弧爐熱熔渣耐火材料。

3)預(yù)焙碳磚體系:預(yù)焙碳磚是一種以無煙煤為原料,,并加入一定比例的冶金焦與石墨碎,壓制焙燒而成的耐火材料,,此材料耐火度高,、抗渣沖刷能力優(yōu)良、導(dǎo)熱能力優(yōu)良,、膨脹系數(shù)小,廣泛應(yīng)用于鐵合金爐爐襯材料,。根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況觀察,,坩堝氧化侵蝕嚴(yán)重,導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)變化,,碳與氧產(chǎn)生氧化反應(yīng),使碳磚抗氧化強(qiáng)度降低,,渣液與該材質(zhì)接觸界面沒有形成保護(hù)層,,坩堝內(nèi)壁渣液液面以上被氧化侵蝕嚴(yán)重,渣液液面以下完好無損,;

4) 氮化碳化硅體系:氮化碳化硅是指用SiCSi 為原料,經(jīng)氮化燒成的耐火制品,,該材質(zhì)具有良好的耐侵蝕性、抗熔融冰晶石潤濕性,、抗氧化性,、耐磨性、高導(dǎo)熱性、抗熱震性和極低的電導(dǎo)率,,其主要用作高爐下部爐身內(nèi)襯,比使用傳統(tǒng)耐火材料壽命提高一倍以上,。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況觀察,,坩堝內(nèi)壁只有淺淺的基質(zhì)被侵蝕,,渣液沒有繼續(xù)向內(nèi)部深處擴(kuò)展,侵蝕深度約為1mm,,抗渣侵蝕效果良好,。同時該材質(zhì)經(jīng)高溫沖擊,,與空氣接觸結(jié)構(gòu)未發(fā)生變化,表明其耐高溫抗氧化性能優(yōu)良,。

通過上述多組實(shí)驗(yàn)對比表明,,抗渣侵蝕性能上氮化硅磚 > 預(yù)焙碳磚 > 碳化硅 > 鎂鋁尖晶石,,耐高溫抗氧化性能上氮化碳化硅磚 > 碳化硅 > 預(yù)焙碳磚。由于氮化碳化硅材料價格較為昂貴最終選用了氮化碳化硅材質(zhì)和預(yù)焙碳磚并用,,進(jìn)行保溫爐爐襯砌筑。

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