产品分类

耐材知识

当前位置:首页 > 窑炉设计 > 矿棉电炉内衬耐火材料的使用现状及问题

矿棉电炉内衬耐火材料的使用现状及问题

添加时间:2018年7月4日  浏览次数:

矿棉电炉内衬耐火材料的使用现状及问题

      矿热炉是高炉渣生产矿棉的关键设备,也叫电炉生产矿棉法。炉体外形为圆柱形从功率上区分目前国内应用较多的有3500KVA、5000KVA、8000KVA等不等功率的矿棉电炉,炉衬内衬盛载着高温渣液,外围是水冷的感应线圈,为了改善电磁耦合,还需要尽量使炉衬壁厚尽量降低,因此炉衬耐火材料在砌筑壁薄的同时要在使用过程中承受来自高炉渣液倒入电炉内热冲击和温度急剧变化的的破坏、要承受熔炼过程中电极磁场带动渣液泛起波纹状的冲刷和炉渣的侵蚀。因此对炉衬用耐火材料选材要求十分苛刻。目前炉衬用的材料主要是围绕中性耐火材料选择有特级高铝砖、碳素制品、石墨制品、高铝浇注料、碳化硅捣打料但在实际使用过程中耐火内衬均不能够满足使用要求,使用寿命短,不能连续生产,导致生产线无法达产,严重影响了其作业率,制约了该工艺的推广应用。

      我公司郑州驹达新材料科技有限公司针对矿棉电炉耐火材料内衬出现的问题,并结合该工艺特点以及高炉熔渣调质后为酸性熔渣的工况,建立了抗酸性熔渣侵蚀试验模型,对耐火材料抗侵蚀性能进行研究,分别采用了刚玉碳化硅质、铬锆刚玉质、锆刚玉质、铝镁碳质系列材料进行了抗渣侵蚀实验。

矿渣棉电炉

      实验方法及过程采用静态坩埚法研究试样的抗侵蚀性能。按照配方配比称量实验原料,加水搅拌均匀后,振动成型。养护24h后脱模,然后自然养护24h后进行110℃烘干,烘干后的坩埚放入适量的炉渣(80%高炉渣+20%调质矿石)高炉炉渣和调质矿石化学成分见下表,在1600℃的温度下保温6h,然后将坩埚从中间部位切开,以中间剖面观察到侵蚀深度来判断其抗侵蚀性能。

高炉渣成份

矿棉电炉

四种材料抗渣性能对比

① 刚玉碳化硅体系产品

      刚玉碳化硅体系在高炉铁沟上取得了成功的应用,抗FeO—SiO2渣的侵蚀以及抗CaO—SiO2渣的熔蚀性能优良,碳化硅属于非氧化物,对渣润湿角大,具有一定的抗侵蚀性能。但是在高温状态下,碳化硅发生SiC+2O2 =SiO2+CO2  SiO2 在材料表面形成釉层,堵塞气孔,避免了碳化硅的进一步氧化反应,称为钝化氧化。但是在抗高温渣侵蚀试验中,没有体现出很好的抗侵蚀性,在材料与渣液界面没有形成保护层,SiC被进一步深入氧化造成材料结构的破坏,同时抗渣侵蚀性能降低。

 

② 铬锆刚玉质体系

      在铬刚玉耐火材料中加入各种添加剂,例如二氧化锆、锆英砂等、加入ZrO2可以提高耐火材料的抗热震性和耐磨性,在铬刚玉系耐火材料中引入ZrO2会提高高温液相的粘度,使高温液相更加孤立的存在于基质中,并且ZrO2本身为高熔点相,提高了材料基质中高温固相的直接结合率,强化了基质,从而提高试样的高温力学性能。同时添加的ZrO2在高温过程中发生相变伴随着体积变化而在晶粒周围产生微裂纹合并狂战,这同时也改善了材料的热震稳定性。铬锆刚玉体系能够很好地抵抗高炉炉渣的渗透与侵蚀,同时引入改善了铬刚玉体系热震稳定性,有利于材料使用寿命的进一步提高。

 

③锆刚玉质体系

      锆刚玉具有优良的抗酸性侵蚀性能,被广泛的应用于玻璃窑上,锆刚玉不仅用于温度高、侵蚀严重的与玻璃液接触部位,而且广泛用于玻璃窑上部结构中。锆刚玉的主要晶相是坚密共存的刚玉和斜锆石,而这两种晶相都具有很好的抗侵蚀性能。锆刚玉中的玻璃相填充在刚玉相与斜锆石相之间,这种玻璃相在收到高温玻璃相侵蚀后生产粘度极高的钠长石质玻璃,由于其中熔化了一定数量的ZrO2而粘度更大,这层高黏度的玻璃质留在材料表面上,不易扩散,因而保护了材料的本体,在锆刚玉坩埚抗渣试验中,坩埚底部只有浅浅的一层基质部分被蚀损,渣液没有继续向深处扩展,侵蚀深度大约为1~2mm,抗高炉渣侵蚀效果好。在锆刚玉材质中存在斜锆石和刚玉共晶在菱面注状的刚玉晶体上同时分布着粒状斜锆石结晶,镶嵌在刚玉晶体里:这种结构可以防止刚玉过早的被渣液所破坏,因此具有良好的抗渣侵蚀性能。

 

④:铝镁碳质体系

      铝镁碳砖在钢包中应用的非常广泛为了能够抵抗高温钢水和渣液的剧烈冲刷和化学侵蚀,掺加了适量的碳素材料,为了提高砖的抗氧化性,参加了适量的抗氧化剂。因此铝鎂碳砖具有抗侵蚀、抗剥落、抗氧化、不沾渣等特点。面对钢包内衬是在高温钢水和渣液的剧烈机械冲刷和化学作用下使用的工况环境,其渣成分主要是CaO、SiO2、AL2O3、FeO、MgO、MnO、K2O、Na2O 等因此选材质应与之相适应为前提,并且要求具有较高的热态强度,以抵抗高温钢水的冲刷。铝镁碳转抗碱性渣效果特别好但是铝镁碳转在使用过程中碳元素在高温会发生氧化,原因是因为①方镁石颗粒与石墨在或高温真空下产生固相反应如下: MgO+C→Mg↑+CO↑ 生成的蒸汽和CO挥发; ②方镁石颗粒被熔渣化学熔损,包括外来炉渣及镁砂杂质中的各类氧化物的熔损; ③铝镁碳砖工作层基质氧化脱碳后,其结合强度降低.在炉渣的渗透及冲刷下,方镁石颗粒脱离砖体被冲裹进炉渣内.所以使用在矿棉矿热炉上的技术还有待验证。

      通过以上四种材料的抗渣性能对比其结果为铬锆刚玉砖>锆刚玉砖>刚玉碳化硅砖>铝鎂碳砖,但是这四种材料的市场价格均比高铝砖价格高,甚至说比如铬锆刚玉砖的价格目前价格是高铝砖价格的十倍左右,所以很多厂家不愿意选择这种材料,出现难以推广的局面

关键词:耐火材料   
版权所有 2013-2018 郑州驹达新材料科技有限公司
电话:0371-60288311 传真:0371-85818311 业务咨询:18537113611
邮箱:zzjdnc@163.com QQ:497985876
在线客服