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鎳鐵礦熱爐用爐襯的侵蝕機理及耐火磚的選擇

編輯:耐火磚???瀏覽:???時間:2019-06-26

  目前,國內不同企業鎳鐵爐的冷凝爐襯使用效果相去甚遠,好的長達數年,差的僅僅幾個月。影響冷凝爐襯壽命的原因很多,其重要原因之一是爐襯材料熱面溫度長期工作在“臨界反應溫度”以上。不管采用何種結構的冷凝爐襯,其基本設計思路都是使耐火材料在生產過程中始終保持其熱面溫度低于冶煉工藝中所有化學反應的“臨界反應溫度”,因為耐火材料的化學侵蝕取決于溫度。

  碳質冷凝爐襯的碳質材料會在482℃時開始發生耐材的化學侵蝕,因此要依靠強的冷卻手段確保碳質爐襯的熱面工作溫度不會長期在高于此臨界溫度下生產。

  在鎂質結構冷凝爐襯的礦熱爐生產鎳鐵過程中,當熱面溫度高于1550℃時,即鎂質爐襯中的MgO與爐渣中SiO2和NiO·SiO2發生反應。因此需要通過強制冷卻手段使得鎂質爐襯的熱面溫度低于臨界反應溫度。

  不管采用何種耐火材料的冷凝爐襯生產鎳鐵,無論爐內坩鍋區溫度多么高,化學侵蝕能力多么強,在理論上只要能在強制冷卻手段下,促使液態的金屬和爐渣凝固形成自保護爐襯,確保耐火材料的熱面溫度長期處于其化學侵蝕反應的臨界反應溫度以下,爐襯就可以實現長壽。實踐證明,提高爐襯的導熱性是延長爐襯壽命的最有效的措施之一。只是因為鎂質和碳質耐火材料的導熱系數相差很大,因此兩種結構的冷凝爐襯采用的強制冷卻方式有很大差別。耐火材料的導熱系數見表1。

  表1不同耐火材料的導熱系數

  由表1看到,鎂質材料的導熱系數相對較低,采用該結構的冷凝爐襯需要更好的冷卻手段。目前采用的辦法都是銅冷卻壁壓緊鑲眹在高鎂磚上,銅冷卻壁內的管道通過高壓冷卻水,利用純銅的出色的導熱性能,快速將鎂磚中的蓄熱傳導出去。炭質結構的冷凝爐襯采用爐殼外噴淋水的方式,通過緊貼爐殼的高導熱石墨貼瓦快速將炭磚熱面的熱能迅速導出,并通過爐殼冷卻水帶走。冷凝爐襯就是依據不同導熱系數材料砌筑成復合結構的爐襯,通過形成溫度梯度,將冷凝爐襯的熱面溫度降低到渣和鐵的熔點之下,形成相對穩定厚度的自保護爐襯,保護砌筑爐襯本身的耐火材料不被侵蝕,達到長壽的目的。目前在鎳鐵生產中還沒有使用全炭質的冷凝爐襯。

  97鎂磚

  在采用此兩種冷凝爐襯生產鎳鐵的實踐中,爐襯的長壽命都沒有達到理想的效果,鎂質爐襯壽命達到兩年左右,炭質復合結構的爐襯效果還有待于進一步考察,但因為兩種材料的膨脹系數和導熱系數的巨大差異,整體爐襯的使用壽命也不容樂觀。

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