高爐用耐火材料破壞機理、功能檢測及維護介紹

  

 

耐火材料具有抗堿性、導熱系數(shù)、耐堿性、導熱系數(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)購買國外碳磚時，合同中不需要中國的檢驗方法，不能進行抽樣檢驗。往往方法檢驗功能指標不好，國外廠家不認可，只要承擔，合同就要求選擇方法檢驗。

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

 

三、一爐碳磚檢驗一次樣品，而非批量多樣抽樣，顯然不符合碳磚檢驗取樣規(guī)范，難以保證產(chǎn)品質量。4)在目前的碳素搗打料檢測方法規(guī)范中，導熱系數(shù)檢測結果存在錯覺。碳搗打料的檢測方法規(guī)范YB4038-1991規(guī)定，碳搗打料的導熱系數(shù)應在1200℃焙燒24小時后檢測。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℃，不可能達到1200℃。在檢測碳搗料的導熱系數(shù)時，發(fā)現(xiàn)同一碳搗料樣品在120℃和1200℃燒制后的導熱系數(shù)相差近1倍。

 

4)目前碳磚的功能檢測方法沒有檢測碳磚材料的種類和質量，如電煅煤、普煅煤、石墨化煤、電石墨等。制作碳磚后，上述功能實驗方法難以區(qū)分，僅根據(jù)碳磚廠家的承諾是不可能的?？煽紤]增加巖相剖析檢驗項目，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理。

在高溫下，爐子練習是一種雜亂的物理化學過程，對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。耐火材料損壞機理總結如下:

 

一、高溫渣鐵的滲透和腐蝕。

爐腰和爐腹部形成熔融鐵渣，向下移動進入爐缸，渣中的FeO.MnO.CaO和磚中的SiO2相互作用，形成低熔點的化合物，使磚襯表面軟熔。爐腹部位特別嚴重，開爐后不久就被腐蝕，僅靠冷卻壁上的渣皮進行作業(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。鐵的含水率會沿著石塊的縫隙和孔洞滲透到砌塊中，凝結分離石墨，體積膨脹，然后擴大裂縫，使磚襯層脫落或漂浮。

 

2.高溫和熱震損壞。

在運動過程中，爐內(nèi)溫度經(jīng)常波動。如果溫度梯度的溫度應力超過磚襯的限，磚就會破裂。實踐表明，爐體中下部的磚襯有裂紋和脫落。常見的熱應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。

爐膛氣體的實際流速可以達到15~20m/s，粉塵大，增加了煤流對耐火材料的沖磨作用。爐腰折角處磨損特別嚴重。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，進入磚襯氣孔和裂縫的CO在400-800℃分化時累碳。與耐火材料中的Fe2O3效應相比，還原為單質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，強度降低，導致開裂損壞。耐火材料的爐腰和爐體中下部損壞效果更為嚴重。

 

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生成氰化物，與水蒸汽和CO2反應生成氰化氫。氰化氫進入磚襯分化發(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制交替綜合效應的結果。爐型設計、耐火材料結構與原料、高爐冷卻設備與工藝系統(tǒng)、訓練條件等是高爐壽命綜合評價指標。

 

高爐耐火材料維護知識

爐底使用壽命是學術界和眾多耐火材料研究耐火材料爐襯的共同目標。隨著鋼鐵冶煉技術的不斷進步，對耐火材料的要求也越來越高。如何使耐火材料在嚴格的工作環(huán)境中長壽，可參考以下解決方案:

爐缸長壽系統(tǒng)解決方案：

(1)爐缸系統(tǒng)設計可靠，結構合理，傳熱系統(tǒng)有效，界面少，無薄弱環(huán)節(jié)；

②選擇質碳磚，具有足夠的導熱能力和抗渣鐵侵蝕能力；

③設置有效的爐缸排水設施，防止爐缸氣隙發(fā)展，影響傳熱；

(4)設置完善的監(jiān)控系統(tǒng)和智能管理系統(tǒng)，及時應對異常情況；

⑤嚴格把施工質量，把好的設計變成現(xiàn)實，為高爐長壽打好基礎；

⑥有效控制冷卻設備損壞和漏水，防止漏水進入爐缸碳磚區(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)定運行；

⑧合理的爐缸維護，定期有效的排水，嚴格控制爐缸灌漿；

 

熱風爐管系統(tǒng)解決方案的要點包括:

(1)合理配置管道支座和拉桿結構，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)應設置固定點，以減少耐火材料的位移；

③合理設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穩(wěn)定可靠，防止基腳不穩(wěn)定，導致管道磚下陷；

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

③定期用熱像儀檢測局部高溫點，提前進行自流式注漿維修，防止局部串氣進一步發(fā)展。