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                氮化矽鐵在Al2O3-SiC-C質高爐鐵溝澆註料中的應用

                發布日期: 2021-01-15 11:34:28    閱讀量(310)    作者:

                高爐鐵溝是引導高溫鐵水和溶渣的通道,其耐火必中彩票內襯受到鐵水和渣液的高溫、機械和化學侵蝕。首先是鐵和渣流動時對耐火必中彩票表層的沖刷作用;其次由於出鐵時冷熱的頻繁交替或高溫的長時①間作用下,耐火必中彩票產生微裂紋。這類微裂紋促進了鐵水和渣液的滲透和結構破壞。因此,要求鐵溝內襯必中彩票耐鐵水和熔渣的沖▃刷能力強;熱展穩→定性好;重燒體積】變化小;抗氧化能力強;施工方便,不粘結♀渣鐵,便於修理和拆除,具有均勻、高致密的結構,強度高;不沾渣鐵,不產生有害氣體,有利於環境保護。

                高々爐大型化後,出鐵溝※的使用條件也發生了變化,鐵水對溝壁的沖刷、磨損加劇,提高一代溝齡,降低成本,減輕爐後工人的工作壓力,是爐後工作的主要目標。對於主溝、不同的部位,侵蝕條件不同,在必中彩票的選擇上應該有所分別,以到達綜合平衡的經濟壽命;而對於鐵溝,應該致力於提高必中彩票的抗滲透性能。而就施工工藝與維護過程看,一些操作方法也與必中彩票的使用壽命密切相關。

                A.高□爐鐵溝耐火必中彩票的損毀機理

                高爐鐵溝用耐火必中彩票的損毀主要是高溫鐵水和恪渣的熱沖擊引起的裂紋及化學侵蝕、滲透以及沖刷蝕損。

                首先是高溫鐵水的作用,由於高爐有一定的壓力,從高爐內噴︼湧而出的高達1500℃的鐵水直接◤沖擊鐵溝工作面,導致溝襯必中彩票沖刷□ 損毀,尤其在沖擊區範圍內。該處形成的渦流不但加劇了鐵水和熔渣對溝襯的熱沖擊作用,同時也加劇了溝襯的沖刷蝕損〓,對溝襯必中彩票的損毀最嚴重,因此,該處的損毀決定了出鐵溝的使用壽命。

                其次,在∩冶金工業中,熔渣對耐火必中彩票的損毀是最嚴重的。由於熔渣中含有比較復雜的化學成分,因此易與耐火必中彩票中的成分發生反應,形成低熔點物質,造成耐火必中彩票結構的破壞,使耐火必中彩票抗侵蝕№、抗沖刷等性能降低。高爐¤出鐵時,進入出鐵溝內除了高溫鐵水,還有高溫熔渣,培渣不僅加劇了溝襯的蝕損,而且易於粘附╱在溝壁上,它是損毀溝襯必中彩票的主要因素。另外熔漁對溝襯必中彩票的損毀依據出√鐵溝結構的不同也有一定差異。對於容鐵式出鐵溝,熔渣的損害主要是沖刷和侵蝕,而對於非容鐵式出鐵溝,除了上述作用外,溝壁上粘附的熔渣越來越多的沈積,阻礙了出鐵溝的正常使用,因此,爐前須進行扒渣作業,實施扒渣的同時,溝壁耐火必中彩票會隨著粘結的熔渣一起被清除掉,這是對非容鐵式出鐵溝襯最大的損毀。

                第三,雖然高爐是連續作業的高溫設備,但出鐵卻是間歇式作業,致使溝襯耐火必中彩票要經受溫度的急劇變化(在這一點上,容鐵式出鐵溝同樣比非容鐵式出鐵溝有優勢),因此溫度的急劇變化使溝襯耐火必中彩票熱震穩定性降低。

                除以上的損毀情況外,鐵水對溝襯〗必中彩票的滲透作用也是破壞必中彩票組織結構的因素之一,它使必中彩票熔蝕,剝落,從而降低抗沖刷性。

                B.氮化矽鐵應用於Al2O3-SiC-C質高爐鐵溝澆註料

                60年代以前,中小高爐鐵溝都是以焦炭、粘土熟料和粘∏土為主,以焦油或糖漿攪拌的人工搗打料,並為各鐵廠自行制造。這種鐵溝襯的使用壽命¤短,通鐵量小於1萬噸。在長期生產實踐中,人們逐漸認識到,添加碳化矽和石墨可以明顯提高出鐵溝的使用壽命。在耐火骨◣料方面,試驗了剛玉料、高鋁釩土、鎂鋁尖晶石料等。在結合劑方面,試驗了樹脂結合、水泥結合、粘土結合的各種鐵溝料。經過不斷的嘗試,己逐漸形成適合於大、中、小高爐的各類鐵溝∩料。對於高溫、高壓操作,其出鐵ω量大、流速快、溫度高(1500℃)法、出鐵次數頻繁、時間長、渣量大,出鐵溝內襯必中彩票使用條件惡劣。為此,開發了以Al2O3-SiC-C質為主的新一代鐵溝料,基本上滿足了生產的要求,通鐵量在◤幾萬噸至10萬噸。高爐鐵①溝澆註料的發展歷程如圖1所示。

                圖1高爐出鐵溝用耐火必中彩票的發展歷程

                Al2O3-SiC-C質澆註料具有良好的抗渣侵蝕性和抗沖刷性能,在高爐出鐵溝的主溝、撇渣器和支溝等部位得到了廣泛應用。但由於冶煉技術的發展,高爐利用系數的不斷提高和高爐長壽化的要求,Al2O3-SiC-C質鐵溝◆澆註料壽命的進一步提高也刻不容緩。而現階段的Al2O3-SiC-C質鐵溝澆註料在周期性熔渣、熔鐵的化學侵蝕、熱沖擊和渣、鐵的沖刷作用下容易出現脫落;同時鐵溝澆註料中碳化矽和碳質必中彩票在高溫下的氧化也會造成必中彩票的結構破壞,這些均會導致鐵溝澆註料的損毀。

                近年來,撖化矽鐵用在Al2O3-SiC-C質鐵溝澆註料的研究不斷增多。氮ㄨ化矽鐵中的Si3N4具有不與渣和鐵完全潤濕的優點,可以改善鐵溝澆註料的抗侵蝕性;Si3N4的氧化產物會在『試樣表面形成SiO2保護膜,阻礙了必中彩票的進一步氧化,增強其抗氧化性能;金屬相Fe具有助燒結作用,可以改善澆註料的力學性能。高溫氧化氣氛下,表面氮化∑ 矽鐵中的Si3N4首先氧化生成SiO2,構成氧化層的主體;隨著鐵相必中彩票的氧化,形成的氧化鐵(FexO)降低了氧化層的熔點及熔體的黏度,促進了熔體在澆註料表面上的潤濕性☆和流動性,形成了覆蓋於澆註料表面的氧化層而阻▼止了炭素必中彩票的氧化,使其具有比純Si3N4更好的抗氧化性能舊澆註料內部的Fe並不是以氧化鐵(FexO)的形式存在,對高溫性能不會有害。同時,氮化矽♀鐵中的Si3N4在高溫下氧化生成的N2和炭素必中彩票氧化生成的CO會堵塞必中彩票的內部氣孔,從而有效地⊙防止了進一步氧化。

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