铁水罐中耐火材料损毁的主要原因
文章来源:人气:发表时间:2025-02-11 15:14:40
铁水罐在冶炼过程中处于高温、剧烈热循环以及熔融金属和炉渣化学侵蚀等恶劣条件下,其内衬耐火材料容易发生各种形式的损毁。主要损毁原因可归纳为以下几个方面:
1. 热震损伤
铁水罐在装载、保温、浇注等操作过程中,温度变化迅速,耐火材料内部会产生较大的温度梯度和热应力。当局部热应力超过材料抗裂强度时,就会出现微裂纹,并随着反复循环而扩展,导致局部或大面积剥落。
2. 化学腐蚀与化学反应
熔融金属和炉渣侵蚀:熔融铁水和炉渣中含有多种活性氧化物及碱性成分,这些物质在高温下能与耐火材料发生反应,生成低熔点化合物(如铝酸盐、硅酸盐等),局部熔融后削弱耐火材料的结构。
界面渗透反应:耐火材料中的微孔结构可能吸附炉渣中的碱性物质,发生渗透和界面反应,从而改变材料的化学成分和微观结构,降低其耐火性能。
3. 机械磨损与冲击
铁水罐在装卸和运输过程中不可避免地受到机械冲击和摩擦作用,使耐火材料表面逐渐磨损或剥离。尤其是在浇注和倒出铁水时,高温熔渣的流动冲刷会加速材料的磨损。
4. 热膨胀不匹配
由于铁水罐的金属结构与耐火材料在高温下热膨胀系数存在差异,两者之间在温度急剧变化时容易产生附加应力。这种热膨胀不匹配会在界面处引发剥离或裂纹,从而削弱整体耐火衬里。
5. 多因素耦合作用
在实际工况下,上述各种损毁机理往往不是单独存在,而是相互耦合。例如,热震产生的微裂纹为炉渣的侵入提供了通道,加剧了化学腐蚀;而化学反应削弱了材料的结构,使其更易受到热冲击和机械磨损。
铁水罐耐火材料的损毁是高温热震、化学侵蚀、机械冲击以及热膨胀不匹配等多重因素综合作用的结果。为延长使用寿命,通常采取如下改进措施:
优化材料配方:选用高耐火度、耐腐蚀性强的材料(如高铝砖、镁碳砖等),或采用复合衬里结构;
改进施工工艺:确保耐火材料施工完好,减少初始缺陷;
合理工艺控制:控制升温速率,减少急剧温度变化,同时降低机械冲击的影响;
定期维护与修补:及时检测和修补局部剥落或损毁部分,防止问题扩大。
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