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从四方面分析为什么碳质耐火材料在矿热炉中应用寿命偏短

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2019-07-23 07:07:29发布者:admin

  采用普通碳质炉衬的锰铁矿热炉,经常性的出现出铁口、炉墙、炉底局部发红,烧穿等现象,从而被迫停炉检修。本文从四方面分析造成这些现象的因素,从而探讨如何有效的延长矿热炉的使用寿命,节约维护成本。


  1、碳质耐火材料的主要特性


  从碳质耐火材料的特性上来看,由于矿热炉炉衬的工作条件恶劣,因此使用的筑炉材料很大程度上决定着炉衬的寿命,特别是其理化性能指标是进行优选的先决条件。


  1.1常用碳质炉衬材料主要特性对比,见表1。


  表1 普通碳砖及耐火材料主要特性


  1.2含碳材料理化性能


  对照图1和表1,碳质炉衬使用的含碳材料主要为碳砖和电极糊,在冶炼过程中,炉内高温反应区以及液态渣铁所处的炉膛内,直接接触的地方主要是碳砖和碳砖接头处填充的煮过的电极糊(简称接缝糊)。碳砖和接缝糊的优点是耐火度高,碳砖经过高温焙烧过后,其荷重软化点也较高,均在2OOO℃以上,热导率相对较高,导热散热好,在还原气氛中相对稳定。不足是高温下(大于600℃)抗氧化性极差,抗酸性弱,抗金属增碳性能也不好。


  1。3粘土砖理化性能


  粘土砖高温抗渣和抗液态金属性不良,如果碳质炉衬损坏,耐火砖在高温下无法抵挡渣铁的侵蚀,经常会发红,后烧穿炉衬、炉底。


  2、碳质炉衬的抗侵蚀性分析


  2.1高温条件


  高碳锰铁的熔点为1245~1300℃,渣的熔点在1270~1300℃,并随着碱度的变化而变化,且需要一定的过热才能保证出铁排渣顺畅但温度不会超过2000℃,如果避开电弧光的直接接触,碳质炉膛可满足冶炼高碳锰铁。


  2.2抗渣性


  高碳锰铁炉渣碱度一般在0。2~0。8,呈酸性,普通碳质炉衬的抗渣性不良,同时造渣熔剂会使矿石中金属氧化物MnO置换而呈自由状态,容易与碳接触直接被还原,发生反应:


  3MnO+4C=Mn3C+3CO (6)


  从而对碳砖和接缝糊产生侵蚀。.


  2。3抗液态金属


  高碳锰铁的渗碳量一般在7%~7.5%,随着液态合金量的增加,会加大碳在熔体中的溶解度,随若温度、碱度变化,MnO的不断富集,炉衬碳砖向液态金属的熔析渗进就会不断进行,同时随着液态金属和炉渣的定期排出,已渗碳达到饱和的高碳锰铁金属铁水排出,未饱和的金属又向碳质炉衬靠近,引起新一轮的吸碳运动,致使炉墙、炉底碳砖连续不断的被侵蚀,通过多次意外停炉后剖炉分析,发现如图1所示的碳质炉衬侵蚀曲线。当金属液中碳不饱和时极易从碳质炉衬中“吸碳”而使碳砖和接缝糊遭到破坏,即常所谓“铁水侵蚀”。


  图1 普通碳质炉衬结构及烧损破坏示意图


  3、传统砌筑炉衬方式分析


  传统的碳砖砌筑方式中出铁口平炉底从上向下的层碳砖,随着冶炼时间的推移,出铁口碳砖(平放的流槽碳砖)烧损后,整个出铁口下移,一旦无法下降时,冶炼操作中就习惯于挤插电极出铁,加速炉底碳砖的烧损侵蚀而大大降低整个炉衬寿命。另外采用人工烧煮的电极糊填充碳砖接缝,经常会因为煮糊质量和冲糊时间不好而给炉衬留下薄弱点,潜在的缩短了炉衬寿命。


  4、传统操作习惯


  出铁采用烧穿器烧出铁口、吹氧、抬插电极等不良操作习惯,加剧了对炉衬的损坏;同时二步法生产高碳锰铁常采用微缺碳操作,非常容易造成电极偏长,强大的电弧光会直接对炉底碳砖造成伤害。

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