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高炉炮泥的损毁机制以及氮化硅铁在炮泥种的应用现状
来源: | 作者:佚名 | 发布时间: 2021-01-22 | 3459 次浏览 | 分享到:
高炉出铁口用炮泥是功能性耐火材料,在高炉炉前出铁作业中,炮泥的功能就如阀门,需要出铁时,将出铁口孔打开,出完铁后,能及时将出铁孔堵上,且要其充分的出铁时间。
高炉出铁口用炮泥是功能性耐火材料,在高炉炉前出铁作业中,炮泥的功能就如阀门,需要出铁时,将出铁口孔打开,出完铁后,能及时将出铁孔堵上,且要其充分的出铁时间。
图1 高炉出铁口剖面图
高炉出铁口用炮泥要具备以下性能:
a)易开孔,当出铁口需要出铁时,出铁口孔内已经烧结的炮泥能较容易钻通开孔,及时出铁;
(2)易堵口,当出铁口出铁完毕,能在较短的时间将出铁口堵上,且的打泥量,保持稳定的铁口深度;
(3)良好的粘合性,打入出铁孔内的新炮泥要与孔内的旧炮泥有良好的粘合性,使新、旧炮泥形成整体,因缝隙存在,而引起渗铁、渗渣、影响出铁及发生炉前事故;
(4)良好的烧结性,要求打入的炮泥在低温、中温、高温三个温度阶段不同程度的烧结,及时堵上铁口,同时在炉缸内形成大的泥包,起到保护炉缸内衬砖的作用。
(5)具有良好的射冲刷、耐侵蚀性能,使出铁口孔径不急剧扩大,出铁时间在15~18分/次,减轻炉前的劳动强度、减少炉前的资材消耗。
高炉炮泥主要的损毁机制
热应力损毁。出铁时铁口被钻头钻开,炽热的铁水和熔渣从铁口流出,使铁口炮泥承受15℃以上高温。当铁渣出完,用炮泥重新堵铁口时,旧炮泥接触新堵口的炮泥,温度从15℃降到2℃左右,这样反复作用,在旧炮泥产生的热应力,易导致以铁口为圆心的圆弧形裂纹。
热化学侵蚀。炮泥与铁液及渣熔液长时间接触,易发生化学反应,使炮泥被侵蚀。反应生成低熔点矿物相,在出铁期间,随着铁渣熔液的冲刷而流失,使出铁口孔径扩大,造成铁水冲出铁口,影响铁口稳定。
目前高炉炮泥的弱点即是铁口扩径较快,铁水冲刷性不足,导致高炉炉缸内的铁水出不净,影响产量,同时不利于高炉顺行。另外,开口困难,导致铁口不能按时打开,影响正常出铁。因此,外许多大型高炉采用插棒法或配备具有较强正、逆冲击能力的开口机来解决高炉炮泥开口较难的问题。一般情况下,高炉出完铁后,原炮泥的表面就渗进了渣铁,在新炮泥堵入铁口后,新旧炮泥的交界处形成隔层,不利于粘结。由此,高炉内的铁水会沿着新旧炮泥的缝隙进入,从而导致炮泥的中部出现渣铁渗透区域。渣铁渗透区域的形成在也增加了铁口开口难度。铁口不易打开,很容易导致重大的生产事故。外对高炉出铁口炮泥的现场可操作性都重视。
氮化硅铁在高炉炮泥中的应用现状
氮化硅铁具有Si3N4的特性,含有的金属相Fe能烧结,在又能解决Si3N4难烧结的问题,而且价格比Si3N4低廉,故对氮化硅铁在炮泥中应用的研究越来越多。
炮泥中的氮化硅铁在反应触媒一金属相Fe和碳的参与下反应生成Si2N2O、SiC和AlN新相,强化了炮泥的基质和组织结构,材料的中温和高温强度。而且,试样Si3N4氧化生成的SiO2活性较高,其能与材料中的Al2O3反应生成莫来石,进一步高温强度及材料的耐冲刷性,延长出铁时间。高温下N2和CO等气体的逸出使试样中产生气孔,炮泥在实际使用过程中的开孔性能。同时,生成的N2和CO减少了炮泥与铁水接触界面的摩擦作用,而且一部分气体又贮存于气孔中,这双重作用均抑制了铁水及熔渣向炮泥中的渗入及蚀损,材料的侵蚀和渗透性能。
氮化硅铁在发达的高炉炮泥中得到普遍应用,使炮泥开堵性能得到了明显改善,高炉出铁的需要,成为现代化大高炉炮泥的成分。日本在上世纪7年始使用氮化硅铁。应用氮化硅铁时间较短,宝钢先在炮泥中添加氮化硅,使炮泥性能得到改善了宝钢炼铁的需要。其它钢厂基本上氮化硅铁,因为氮化硅铁的销售价格大约为氮化硅销售价格的一半,另外在使用性能上两者基本接近。近3年来,重点大型钢铁企业2m3以上高炉堵口炮泥基本上都使用氮化硅铁。添加氮化硅铁的炮泥很好地了大型高炉的需要,使高炉出铁次数由18次普遍降12次,的降到6次。炮泥的消耗量由1.2kg/吨铁降.5kg/吨铁。