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歐冶爐煉鐵用耐火材料
編輯:寰洋實業(yè)???? ????日期:2023-05-04
當前,對熔融還原煉鐵技術(shù)所使用耐火材料的研究與應(yīng)用尚未給予足夠的重視,很大一部分原因是因為學(xué)者們主要側(cè)重于解決流程開發(fā)及冶煉工藝,且大部分鐵浴終還原爐內(nèi)的冶煉環(huán)境相當惡劣:雖然熔融還原反應(yīng)及氣體產(chǎn)物生成的速度較快,燃料二次燃燒致使爐內(nèi)氣氛近爐壁處溫度高達1800℃,而且低氧分壓有可能造成含碳或非氧化物耐火材料的高溫氧化,少量的水蒸氣可能造成以MgO及CaO為主要成分的耐火材料高溫水化。此外,高強度攪拌系統(tǒng)增大了熔體的流動性,泡沫熔渣堿度低且含有4%-13%的FeO對爐襯的耐火材料的沖刷和侵蝕較為嚴重等等;在COREX法早期冶煉過程中,爐襯使用的耐火材料有SiC質(zhì)、鋁鉻磚、MgO-C磚等。雖然MgO-C制品不僅高溫強度和耐剝落性能優(yōu)異,而且抗堿侵蝕性強,但和SiC磚一樣易被氧化,鋁鉻磚也易出現(xiàn)熱剝落的現(xiàn)象。
在豎爐中部,由于內(nèi)襯的MgO-C在服役過程容易發(fā)生水化反應(yīng),進而出現(xiàn)了剝落的現(xiàn)象,為了節(jié)省成本等問題,SiC材料已經(jīng)將其取代。隨著耐火材料相關(guān)進一步的研究和探索,認為鋯剛玉制品有潛力成為COREX中溫預(yù)還原豎爐用耐火材料的,此類制品不僅內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)致密,密度和容重大,重燒收縮和高溫蠕變小,而且抗熱震性能優(yōu)異,在服役期間機械強度高、極高的化學(xué)穩(wěn)定性及抗堿性介質(zhì)侵蝕,這些特性使其逐漸被學(xué)者所關(guān)注。在熔融氣化爐內(nèi),其爐襯結(jié)構(gòu)由下至上主要分為爐底、爐缸、焦炭床區(qū)和凈空區(qū)(含拱頂)4個部位。作為COREX爐的關(guān)鍵設(shè)備,爐底和爐缸一樣為附有陶瓷杯的干砌大炭磚,設(shè)置埋設(shè)于澆注料中的烘爐管,且水冷管在爐底板上部,冷卻壁背后為自流澆注料;鐵口和氧口為組合磚結(jié)構(gòu),而且氧口至拱頂下半部為耐火磚砌體;拱頂上半部為含有3%的鋼纖維的噴涂料層,正常服役時工作溫度達到了1100℃以上;由于氣化爐內(nèi)整體溫度高,導(dǎo)致對包括組合耐火磚和噴涂料在內(nèi)的爐襯侵蝕嚴重。研究發(fā)現(xiàn),SiAlON結(jié)合剛玉質(zhì)材料具有優(yōu)良的抗鐵水熔蝕、抗堿、抗高爐渣侵蝕、抗氧化和抗熱震等性能,逐漸成為當前COREX熔融氣化爐爐缸陶瓷杯及半焦床爐襯不可或缺的高性能耐火材料[38]。總而言之,燃料的二次燃燒不僅導(dǎo)致COREX爐內(nèi)溫度高且波動大,而且產(chǎn)出的爐渣量較大,堿度較低,熔體流動性大,故爐襯材料需要具有中溫強度高、耐磨損、抗熱震和抗侵蝕性能優(yōu)異的特點。
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