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耐火材料保護(hù)
  • 作者:    來源:江蘇江能新材料科技有限公司    時間:2014/1/21    點擊:1883
    冶金和其他工業(yè)部門的熱工設(shè)備,只有連續(xù)自動控制耐火材料內(nèi)襯的狀態(tài)和具有耐火材料的系統(tǒng)保護(hù),才能使設(shè)備可靠地運轉(zhuǎn)。
 
    耐火材料的系統(tǒng)保護(hù)措施,第一步是使用過程中經(jīng)常測量內(nèi)襯的厚度。
 
    我們已經(jīng)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(nèi)襯溫度等方法。現(xiàn)在研究出激光干涉分析,可以測定耐火材料內(nèi)襯殘余厚度,精確度小于1mm。
 
    經(jīng)常不斷地測量內(nèi)襯不同區(qū)域耐火材料的損毀速度,能夠?qū)崿F(xiàn)砌體用耐火磚的厚度相同。
 
    常用耐火材料的保護(hù)有幾個方面:
    1、冷卻砌體的耐火材料,直到用水的護(hù)板完全代替內(nèi)襯;
    2、用噴補,涂抹,黏附等辦法,使損毀層的耐火材料復(fù)原;
    3、降低侵蝕物的侵蝕性;
    4、耐火材料內(nèi)襯,規(guī)定使用溫度和氣體制度的標(biāo)準(zhǔn)額;
    5、改進(jìn)砌體構(gòu)件和砌體結(jié)構(gòu),其目的是降低熱機械應(yīng)力。
 
    一、內(nèi)襯冷卻
    根據(jù)冷卻強度,它會按各種機理對耐火材料壽命發(fā)生影響。冷卻制度分為結(jié)渣層的和梯度的結(jié)渣層的,當(dāng)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(tǒng),相當(dāng)于耐火材料與侵蝕物的固體狀態(tài)產(chǎn)物與液體狀態(tài)的相互作用平衡,即造成形成結(jié)渣層的條件;梯度的,當(dāng)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(nèi)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(nèi)扶助水冷系統(tǒng)。
 
    由于渣及金屬熔體在內(nèi)襯表面變冷時不僅形成結(jié)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0.5~1Pa·S時,失去自己的流動性。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)類型,熔體的成分和氣體介質(zhì)的性質(zhì),在1250~1550℃范圍內(nèi)有這樣的黏度值。因而冷卻結(jié)渣層時,作表面溫度應(yīng)該降低超過指出的范圍。
 
    確定工作表面溫度的另一出發(fā)點是為了內(nèi)襯熱表面擁有相當(dāng)于化學(xué)反應(yīng)開始溫度低些的溫度條件。
采用像汽化冷卻系統(tǒng)一樣的直接水冷。結(jié)渣層冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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。
 
    高爐冷卻取得很大成功,爐身下部僅用水冷作業(yè)。
 
    電爐冷卻時,冷卻壁板同時又是爐墻。這樣的結(jié)構(gòu),以冷卻的觀點,更有效果,然而它對水的質(zhì)量提出高的要求,而使用它時,必須按安全技術(shù)保持嚴(yán)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(500~600kW/t),冷卻結(jié)渣層時爐墻壽命達(dá)到400爐,同時爐子生產(chǎn)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(xù)的時間仍舊和普通內(nèi)襯時一樣。對冷卻附加的電能消耗,認(rèn)為1t鋼為5%~10%。結(jié)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(dǎo)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(jié)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(nèi)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?fù)p毀。所以實行兩層形式的內(nèi)襯可能是不合理的。由熱邊向冷邊連續(xù)提高氣孔率的內(nèi)襯好像覺得更合理。爐窯的這種內(nèi)襯,用搗打或澆注方法容易實現(xiàn)。
 
    二、耐火材料內(nèi)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(nèi)襯壽命。發(fā)展噴補(覆蓋物)能夠計算內(nèi)襯用新泥料(按模型)澆灌沒有破壞的用過部分。節(jié)省原材料。
 
    三、降低侵蝕物的侵蝕性
    這是耐火材料的保護(hù)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(nèi)襯被破壞得越大。試驗表明鋼包內(nèi)襯損毀與包中渣層厚度實際上有直線關(guān)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2~3倍。鋼包中的渣層,用各種填料(次石墨,多孔燒結(jié)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(nèi)襯起反應(yīng),而是與填充的材料——中和劑起反應(yīng)。
渣與耐火材料相互作用的動力學(xué)階段,侵蝕性減小的理論前提是渣中實行硅,鋁,鐵等絡(luò)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(fù)雜的陰離子AlxO2-y,SixO2-y,F(xiàn)exO2-y約束游離氧,減小渣的侵蝕性。發(fā)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(shù)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%或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(guī)定溫度和氣體制度定額
    煉鋼生產(chǎn)的溫度和供氧,這些重要的增強劑值,歸根到底取決于經(jīng)濟計算。這些數(shù)據(jù)的更合適值帶有折中性質(zhì)。
 
    保護(hù)耐火材料的措施有各種方法,循環(huán)作業(yè)性質(zhì)的熱工設(shè)備內(nèi)襯要保持溫度固定。例如鋼包,轉(zhuǎn)爐等,在裝滿之間的間歇要關(guān)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(jié)構(gòu)
    大體上與必須提高內(nèi)襯的抗熱震性有關(guān)系,因為傳統(tǒng)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(hù)是用各種方法解決防止由于機械應(yīng)力的破壞。
 
    當(dāng)一面熱流固定時,按墻壁厚度溫度梯度的線條法,內(nèi)襯中產(chǎn)生的拉長熱應(yīng)力減小有效。線條溫度梯度也許是通過造成可變氣孔率結(jié)構(gòu)的途徑實現(xiàn)。
 
    熱應(yīng)力可以減小,還靠熱流方向中耐火材料內(nèi)襯厚度精減。可是內(nèi)襯厚度的變化,并不始終保證應(yīng)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(dāng)?shù)耐庑危蓭讓訕?gòu)成耐火材料墻壁結(jié)構(gòu)。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(biāo),計算溫度和應(yīng)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,1.3mm和4mm 3層代替它。
 
    借助于材料和磚縫厚度的選擇,能做到實質(zhì)性地減少砌體應(yīng)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(jié)構(gòu),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(zhì)耐火材料在使用條件下剝落的趨向,當(dāng)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(dāng)鋸開深小于l0mm。
 
    從應(yīng)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(shè)備中應(yīng)該得到廣泛應(yīng)用。
 
    制造五面鐵皮密不透風(fēng)的不燒焦油鎂白云石磚是合理的。
 

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