混铁炉耐火材料炉衬蚀损的调查与分析

混铁炉耐火材料炉衬蚀损的调查与分析

徐国涛徐静波杜鹤桂

摘要进行了600t混铁炉的耐火材料蚀损调查与分析,认为

Al2O3-SiC-C砖的蚀损出铁口以亚铁渣氧化熔蚀为主,前墙以渣蚀渗透这主。

关键词混铁炉耐火材料蚀损

INVESTIGATION AND ANALYSIS ON WRECKAGE OF REFRACTORY LINING IN HOT METAL MIXER

Xu Guotao XuJingbo

Wuhan Iron & Steel Corp.

Du Hegui

Northeastern University

Synopsis Causes for wreckimg of the refractory lining in 600 ton hot metal mixer have been investigated and analyzed. Results show that the wrecckage of Al2O3-SiC-C bricks used in the lining of taphole is primarily due to oxidation-melting of FeO slag and wrecking of bricks in the front wall is out of the slag penetration reaction.

Keywords Hot metal mixer refractroy wreck

1 前言

混铁炉的功能在于混匀铁水,均温提质。目前,国内武钢、首钢、太钢、包钢、重钢等厂由于各种原因,仍然使用600t混铁炉,其使用寿命在1～2年,维修任务比较频繁,成本也较高。由于不定时的高温回炉钢水的影响,以及KR法脱硫后铁水的温度变化难以控制,造成混铁炉的温度波动较大,炉衬的热应力破坏严重,加之高炉渣碱度为1.0～1.03左右,酸性渣对耐火材料的侵蚀较大,总体上讲混铁炉寿命较低。实际操作中,常通过修补料修补出铁口及炉底,但因粘附能力差,砖衬变质层氧化而形成裂纹,造成粘附层易起拱上浮,效果差,材料消耗量大,生产成本增高。为了弄清混铁炉内耐火材料的侵蚀状况,在武钢二炼钢厂600t混铁炉2号炉大修期间,对炉衬的蚀损进行了调查,分析了残砖的结构与性能,以探讨其侵蚀机理,改进耐火材料的品质及砌筑维护工艺水平,以提高混铁炉的使用寿命与工作效率。

2 混铁炉残砖状况及分析

混铁炉内砌砖大致可分为工作层与保温层,蚀损取样主要在工作层。

炉顶为高铝砖干砌;出铁口使用了镁砖及Al2O3-SiC-C砖,湿砌;前墙

使用了不烧铝碳化硅碳砖,湿砌;后墙用镁砖干砌;炉底用镁砖干砌。

干砌的砖缝一般不大于1.5～2mm,湿砌的砖缝一般不大于2mm。

1998年2月二炼钢厂2号混铁炉大修,拆出铁口时,发现使用的不烧铝碳化硅炭砖残砖砖质轻,砖中粗颗粒大,外观呈黑色,不耐磨不耐蚀,平砌砖345mm的长度蚀损掉1/3至2/3,表面挂铁渣层厚5～16mm。工作层疏松、多孔,砖背热面有氧化现象,表层泛红白色、厚3～5mm,残砖气孔率19%,体积密度2.52g/cm3。

拱顶3环高铝砖仅热面一环有20～36mm的变质层,为铁系粘附物及少量的低熔点出物。

炉前墙铝碳化硅炭砖的渣反应层厚度约15～32mm,变质层厚达48～60mm,切割残砖,发现沿砖缝铁水渗入深度在50～140mm,并横向渗入砖中的孔隙内,形成0.2～1mm宽、长不等的铁相弥散状分布带,少量铁粒可达2×5mm,残砖的气孔率17%,体积密度为2.76g/cm3。

炉底镁砖侵蚀均匀,工作层及变质层的厚度约3～5mm,且结构致密。

对残砖进行了化学分析,C1为出铁口用铝碳化硅炭砖,Cq为前墙用铝碳化硅炭砖,以1号表示近热面30mm以内的样品成分,2号表示近热面30～60mm以内的样品成分,结果如表1示。

表1 混铁炉炉衬残砖的化学成分/%(wt)

3 镁砖残砖

3.1 镁砖残砖

镁砖残砖显微镜下呈桔黄色,工作层厚度2～3mm。从蚀损状况看可分成四个层带。未变带:矿物以方镁石为主,其间有少量橄榄石与硅酸盐相充填,晶粒尺寸在0.02～0.26mm,一般为0.088mm；白色过渡带:(厚0.08～0.56mm)方镁石晶粒长大,橄榄石及玻璃相较少；棕褐色已变

带:(厚0.08～0.4mm)方镁石晶间有大量铁酸镁生成，呈细小柱状、粒状,少量硅酸盐及零星气孔分布其间；灰黑色工作带:(厚1～2mm)矿物以橄榄石为主,呈板柱状、粒状,均匀密集分布,其次为RO相(FeO＞MgO)和氧化铁,氧化铁呈大块熔蚀状,弥散分布,局部富集,气孔变大。

3.2 铝碳化硅砖残砖

3.2.1 原砖

原砖含骨料和细粉。骨料为板状,、粒状及桶状刚玉,含少量铝矾土及莫来石与玻璃相。细粉以石墨为主,有少量细晶刚玉与碳化硅。刚玉晶粒尺寸为0.008～0.08mm,一般为0.036mm,铝矾土呈半晶质、隐晶质。莫来石呈细小针状、柱状,在玻璃相中析出,局部富集。石墨呈板片状、条

带状,均匀分布在细粉中,粒径在0.025～0.225mm,一般在0.0625mm，碳化硅呈板状、四方粒状,在细粉中零散分布,晶粒尺寸一般为0.0625～0.095mm(如图1示)。

图1 反光160×

1.石墨(灰白色)

2.刚玉(白色)

3.碳化硅(亮白色)

3.2.2 出铁口处残砖

从蚀损样看残砖可分为未变带、过渡带与工作带。未变带组成与原砖类似,不同之处在于刚玉颗粒中微气孔较多,细粉中碳化硅极少,局部见硅酸盐玻璃相零星分布,裂纹在颗粒边缘明显可见。过渡带(厚1.5～2mm)呈棕黄色,矿物以长石为主,均匀密集分布;其次为少量橄榄石呈板柱状、圆粒状,少量RO相呈四方粒状,零星分布;局部见刚玉颗粒周围有微量尖晶石呈六边形、三角形、棱角状分布。工作带(厚约2mm)呈褐黑色,矿物以橄榄石为主,呈板柱状、粒状均匀密集分布;其次为少量的黄长石呈针状、短柱状与树枝状;少量磁铁矿填充其间,呈自形半形晶零星分布,局部富集。残留石英呈粒状,晶面有裂纹,局部较多,气孔多以黑色封闭气孔为主,不规则分布。(图2～3示)

图2 正交光25×

长石呈聚片双晶(灰白色)