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耐火材料行業動態

耐火材料保護

 

冶金和其他工業部門的熱工設備,只有連續自動控制耐火材料內襯的狀態和具有耐火材料的系統保護,才能使設備可靠地運轉。

耐火材料的系統保護措施,第一步是使用過程中經常測量內襯的厚度。

我們已經知道有幾種方法能夠查明耐火材料的損毀速度,用肉眼,示蹤原子,測定內襯溫度等方法,F在研究出激光干涉分析,可以測定耐火材料內襯殘余厚度,精確度小于1mm。

經常不斷地測量內襯不同區域耐火材料的損毀速度,能夠實現砌體用耐火磚的厚度相同。

常用耐火材料的保護有幾個方面:

1、冷卻砌體的耐火材料,直到用水的護板完全代替內襯;

2、用噴補,涂抹,黏附等辦法,使損毀層的耐火材料復原;

3、降低侵蝕物的侵蝕性;

4、耐火材料內襯,規定使用溫度和氣體制度的標準額;

5、改進砌體構件和砌體結構,其目的是降低熱機械應力。

一、內襯冷卻

根據冷卻強度,它會按各種機理對耐火材料壽命發生影響。冷卻制度分為結渣層的和梯度的結渣層的,當時工作表面溫度明顯降低,而在某水平上有扶助的水冷系統,相當于耐火材料與侵蝕物的固體狀態產物與液體狀態的相互作用平衡,即造成形成結渣層的條件;梯度的,當時耐火材料作表面溫度仍舊不變,而大約等于爐子空間溫度,冷面的溫度降低,以致內襯按厚度的溫度梯度增大,并在指定水平上,爐子使用期間的一定時期內扶助水冷系統。

由于渣及金屬熔體在內襯表面變冷時不僅形成結渣層,而且又因為耐火材料本身易熔成分向:作表面遷移。氧化物的金屬熔體黏度在0.51Pa·S時,失去自己的流動性。根據化學反應類型,熔體的成分和氣體介質的性質,在12501550℃范圍內有這樣的黏度值。因而冷卻結渣層時,作表面溫度應該降低超過指出的范圍。

確定工作表面溫度的另一出發點是為了內襯熱表面擁有相當于化學反應開始溫度低些的溫度條件。

采用像汽化冷卻系統一樣的直接水冷。結渣層冷卻系統結構實行板式冷卻裝置,箱或管型爐墻板,它的格子起初填滿耐火材料薄層。

高爐冷卻取得最大成功,爐身下部僅用水冷作業。

電爐冷卻時,冷卻壁板同時又是爐墻。這樣的結構,以冷卻的觀點,最有效果,然而它對水的質量提出高的要求,而使用它時,必須按安全技術保持嚴密的措施(在金屬熔池,不允許有水的破口)。高功率電弧煉鋼爐(500600kWt),冷卻結渣層時爐墻壽命達到400爐,同時爐子生產率提高3%~5%,由于使用期限的延長和檢修停工時間縮短,同一爐次持續的時間仍舊和普通內襯時一樣。對冷卻附加的電能消耗,認為1t鋼為5%~10%。結渣層的主要成效是耐火材料消耗降低50%~90%。

耐火材料隨溫度提高,它的熱導率增大,按砌體厚度的溫度變化曲線有凸形向上。同時熱表面溫度下降更緩慢(結果是溫度梯度值不大),而梯度冷卻可能是沒有效果。

往往實行兩層內襯:致密的,放在接近熱的方向和隔熱的。在這種場合,層中造成不同的溫度梯度:致密層的梯度不大,而隔熱層的梯度較大。致密層梯度減小,伴隨這個層劇烈地損毀。所以實行兩層形式的內襯可能是不合理的。由熱邊向冷邊連續提高氣孔率的內襯好像覺得更合理。爐窯的這種內襯,用搗打或澆注方法容易實現。

二、耐火材料內襯的噴補

耐火噴補料使用問題前面曾敘述。在許多場合,噴補能明顯提高內襯壽命。發展噴補(覆蓋物)能夠計算內襯用新泥料(按模型)澆灌沒有破壞的用過部分。節省原材料。

三、降低侵蝕物的侵蝕性

這是耐火材料的保護比較新的方向。耐火材料使用破壞的侵蝕因素之一是渣。渣與耐火材料接觸時間越長,內襯被破壞得越大。試驗表明鋼包內襯損毀與包中渣層厚度實際上有直線關系。

總之,同一種耐火材料的包襯,用放渣方法使渣減少,使包襯壽命可以提高23倍。鋼包中的渣層,用各種填料(次石墨,多孔燒結黏土,蛭石和其他材料)覆蓋的方法也可以使渣的侵蝕性減小。

在這種場合,鋼包渣不是首先與耐火材料內襯起反應,而是與填充的材料——中和劑起反應。

渣與耐火材料相互作用的動力學階段,侵蝕性減小的理論前提是渣中實行硅,鋁,鐵等絡合物狀,用陽離子方法減少渣成分中游離O2-份額。在這種場合,形成復雜的陰離子AlxO2-y,SixO2-y,FexO2-y約束游離氧,減小渣的侵蝕性。發生渣熔體中和。例如,熔體中實行鐵橄欖石成分,氧化鋁在熔體中明顯增加AlO3-數量,而減少游離氧的份額。

中和劑的另一方面作用是,它對侵蝕物黏度的影響。例如,氧化鈣一硅酸鹽渣中引入CaO大于30%或MgO20%Cr2O3 7%能使渣的黏度提高到1Pa·S,造成耐火材料溶解減少得多。于是,氧化鈣硅酸鹽渣中加入20%中和劑;1600℃時,粘土磚的溶解強度為0.2mg(cm2·s),而原來渣為2.6mg(cm2·s)。

四、規定溫度和氣體制度定額

煉鋼生產的溫度和供氧,這些重要的增強劑值,歸根到底取決于經濟計算。這些數據的最合適值帶有折中性質。

保護耐火材料的措施有各種方法,循環作業性質的熱工設備內襯要保持溫度固定。例如鋼包,轉爐等,在裝滿之間的間歇要關上蓋,如果更長時間間斷,由專用燃燒器加溫。

五、合理的耐火材料砌體結構

大體上與必須提高內襯的抗熱震性有關系,因為傳統的辦法是對單個制品抗熱震性的提高,往往不保證砌體的抗熱震性。砌體中耐火材料的保護是用各種方法解決防止由于機械應力的破壞。

當一面熱流固定時,按墻壁厚度溫度梯度的線條法,內襯中產生的拉長熱應力減小有效。線條溫度梯度也許是通過造成可變氣孔率結構的途徑實現。

熱應力可以減小,還靠熱流方向中耐火材料內襯厚度精減?墒莾纫r厚度的變化,并不始終保證應力減小。此外,還造成熱損失增大。如果沒有渣的作用,合理的是用一種材料,按厚度選擇相當的外形,由幾層構成耐火材料墻壁結構。在固定的溫度制度條件下,在多層的薄片中,熱面為。C的指標,計算溫度和應力分布。為了保證板片整體的抗熱震性,必須用層厚度等于8mm,1.3mm4mm 3層代替它。

借助于材料和磚縫厚度的選擇,能做到實質性地減少砌體應力。提高耐火材料壽命的可能性較大,不僅在于改善砌體的結構,而且又有單個制品形狀和尺寸的合理化。例如,用有效的方法減少鎂質耐火材料在使用條件下剝落的趨向,當時制品一面的溫度不變,而對面的明顯變化,在個別片段,制品熱面適當鋸開深小于l0mm。

從應力分布均勻的觀點,六面形狀的制品與四面的比較,更是可取的,六面棱柱狀制品在鋼鐵冶金設備中應該得到廣泛應用。

制造五面鐵皮密不透風的不燒焦油鎂白云石磚是合理的。





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