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鱼雷罐用铝碳化硅碳砖,铁水预处理对耐火材料的作用与要求

发表时间: 2022-06-16 09:18:47

作者: 宜兴新威利成耐火材料有限公司

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以鱼雷混铁罐车铁水预处理为例,在进行铁水预处理时,预处理剂用载气(氮气或空气)通过喷枪喷入铁水中。为了提高预处理效率,通过喷嘴向铁水中喷入搅拌气体,或用搅拌器搅

以鱼雷混铁罐车铁水预处理为例,在进行铁水预处理时,预处理剂用载气(氮气或空气)通过喷枪喷入铁水中。为了提高预处理效率,通过喷嘴向铁水中喷入搅拌气体,或用搅拌器搅拌铁水,使预处理剂与铁水充分混合,加速反应进程并使反应充分完全。

在进行脱硅处理时,使用氧化铁系(FeO)预处理剂,一般用轧钢铁鳞或铁矿石作为预处理过程中的氧源,并使用石灰(CaO)调节炉渣碱度。在进行脱磷处理时,一般用石灰系(CaO-CaF2-FeO)或苏打灰系(Na2CO3)预处理剂。在进行脱硫处理时,使用石灰系(CaO-CaF2和CaC2)。各种预处理剂对耐火材料都有很强的侵蚀作用。尤其是苏打灰系预处理剂中,Na2O具有很好的脱磷、脱硫的效果,但它的熔点很低(825℃),对耐火材料的侵蚀作用很激烈。Na2O还是一种强氧化剂量,可使石墨和碳化硅氧化。

    在用石灰系预处理剂时,石灰(CaO)、萤石(CaF2)和氧化铁(Fe2O3)混合使用,氧化铁和萤石对耐火材料有很强烈的侵蚀作用,不过它们的侵蚀作用要比Na2O轻。此外,由于处理过程中添加石灰,炉渣的碱度变化大,从酸性渣变为碱性渣,耐火材料遭受了酸性渣和碱性渣的侵蚀。

在铁水预处理过程中,耐火材料遭受的侵蚀破坏作用主要为:

₾ 高温铁水和炉渣的强烈冲刷磨损作用。

₾ 各种预处理剂的化学侵蚀作用。

₾ 炉渣的渗透和侵蚀作用。

₾ 间歇操作带来的温度骤变作用。

鱼雷罐车用耐火材料反应机理

铁水预处理剂多采用苏打灰、石灰、氧化铁、CaF2等其对耐火材料的侵蚀分别表现为:

₾ 苏打灰(Na2CO3):其熔点(825℃)比铁水温度(1250~1450℃)低得多,加入到铁水中就立即熔融分解,生成的Na2O是很强的熔剂,它与耐火材料中的SiO2反应形成低熔点化合物偏硅酸钠(Na2O. SiO2,熔点1088℃),导致耐火材料熔损:

2Na2O+ SiO2=2 Na2O. SiO2

2 Na2O. SiO2+ SiO2=2(Na2O. SiO2)

₾ 石灰(CaO):CaO可与耐火材料中和Al2O3反SiO2应,生成CaO. Al2O3.2 SiO2,2 CaO. Al2O3. SiO2铝酸钙和玻璃相低熔物质,引起耐火材料的蚀损。

CaO+ Al2O3+2 SiO2= CaO. Al2O3.2 SiO2

2CaO+ Al2O3+SiO2= 2CaO. Al2O3. SiO2

m CaO+n Al2O3=m CaO.n Al2O3

₾ 氧化铁(Fe2O3):它是两性氧化物,对酸性耐火材料来说,它作为强碱性的FeO起作用,生成FeO-Al2O3-SiO2系低熔点物相和2FeO. SiO2, FeO. Al2O3等化合物,侵蚀耐火材料。含有高浓度FeO的低黏度FeO-SiO2系耐火材料有很强的侵蚀性,而且对碱性耐火材料的侵蚀也很严重。

₾ CaC2:它的侵蚀作用是氧化后的生成物CaO与耐火材料的侵蚀反应。

₾ CaF2:它是强熔剂,可降低炉渣的熔点和黏度,加速对耐火材料的侵蚀作用,分解产物CaO也与耐火材料发生侵蚀反应。

相平衡关系

在铁水预处理剂中,对耐火材料侵蚀作用的主要成分为Na2O,FeO和CaF2,图为它们与常见耐火氧化物在1400℃下反应生成液相量的平衡状态图。铁水预处理的操作温度在1300-1400℃之间,于是可用图来预测各种耐火材料抵抗铁水预处理剂侵蚀能力的优劣。 

对于Na2O和CaF2预处理剂,Al2O3是不容易生成液相的耐火氧化物;对于FeO处理剂,MgO是稳定的耐火氧化物。按图的平衡状态图,耐火氧化物抵抗预处理剂侵蚀能力强弱的顺序为:MgO>Al2O3>CaO>SiO2

料抵抗铁水预处理剂侵蚀的性能

苏打灰系预处理剂对各种耐火材料的侵蚀试验结果比较。与上述平衡状态图的判定相似,Al2O3质和MgO质耐火材料具有高的抗侵蚀性能。应当特别提出的是,添加碳(石墨)和碳化硅可显著提高耐火材料的抗浸透性和抗侵蚀性

鱼雷混铁罐车用耐火材料内衬的工作环境

在现代化钢铁厂,鱼雷混铁罐车不仅是铁水运输和储存的容器,同时还用作铁水预处理的设备。 

日本鱼雷混铁罐车用耐火材料

日本鱼雷混铁罐车耐火材料内衬因混铁车采取铁水预处理工艺发生两次大的改变。1972年在鱼雷混铁罐车内实施脱硫处理,耐火材料内衬从黏土砖内衬改为高铝砖、高铝-SiC砖、高铝-SiC-C砖或镁白云石砖为主的耐火材料内衬。1979年在鱼雷混铁罐车开始进行脱磷、脱硅、脱硫,耐火材料内衬改为以ASC砖为主要耐火材料的内衬。

鱼雷混铁罐车内衬的渣线和铁水流入流出侧部位,耐火材料局部蚀损严重,日本研究开发添加β-Al2O3和β-Si3N4的耐侵蚀ASC砖。 在1992年新日铁旗下黑崎播磨公司与宜兴新威利成耐火材料有限公司技术合作开发,新一代的铁水包鱼雷罐用铝碳化硅碳砖,产品应用经过实践远超同行业水平。


配材理化指标

 

 

 

铝碳化硅碳砖

钢纤维浇注料

中间层用浇注料

护板涂抹料

铝碳化硅碳泥浆


外围冲击区用ASC砖

中心冲击区用ASC砖

铁线区用ASC砖

上部用ASC砖





一般物性

显气孔率%

≤8

7

8

≤9

-

-

-

-


体积密度g/cm3

≥3.08

≥3.15

≥3.0

≥2.95

≥2.65

≥2.30

≥2.30

-


耐压强度Mpa

≥45

55

≥45

≥40

-

≥15

≥15

-


抗折强度Mpa

-

-

-

-

≥6.0

≥4.0

≥4.0

-

1400℃*3h

抗折强度Mpa

≥8

≥10

≥10

≥8

≥10

-

-

-


线变化%

-

-

-

-

±0.5

-

-

-

1350℃*3h

抗折强度Mpa

-

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-

-

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≥6.0

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