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铁水罐用叶蜡石砖的性能表现和损毁机理分析

发布日期: 2020-05-08 08:46:13    阅读量(112)    作者:

叶蜡石砖具有良好的耐火材料性能,其具体表现如下:

(1)叶蜡石砖耐高温性能好,其耐火度1630℃以上,荷重软化开始温度也超过1450℃,可以广泛使用于炼铁工业中。

(2)叶蜡石砖一般采用低温烧成,可以制备精确的尺寸,同时叶蜡石砖的密度较低,重量较轻,方便砌筑。在1200℃时,脱水叶蜡石发生分解反应生成莫来石和石英,产生较大的热膨胀率(如图1),减小了砖缝的宽度,保护渣和钢液不被渗入。当叶蜡石冷却后,会产生一定的收缩,方面拆包。

图1 蜡石砖热膨胀曲线

(3)叶蜡石砖不沾渣、不沾铁,在高温下,一方面在工作面的叶蜡石砖表面生成半熔融状态玻璃体釉,填充气孔,阻止铁水和渣的渗透。另一方面,叶蜡石中SiO2的溶解会增大渣的粘度,降低渣的渗透。

(4)叶蜡石砖的热导率很低,在铁水罐中使用能够降低铁水冷却的温度,减少炼钢耗能。

铁水罐作为运输铁水的容器,其内衬叶蜡石砖主要与铁水、熔渣接触。叶蜡石砖的主要成分是Al2O3和SiO2,渣中一般都含有CaO、MnO、Fe2O3、K2O等成分,而K2O作为强碱金属氧化物,在1000℃左右与Al2O3、SiO2发生反应生成低熔相,CaO、Fe2O3于1200~1300℃之间也与叶蜡石发生反应生成低熔相。因此不难看出,在铁水罐运输铁水的过程中和铁水罐脱硫的过程中,势必会发生渣与内衬叶蜡石发生,溶解叶蜡石颗粒和细粉,同时大庭宏等人研究指出熔渣不润湿蜡石砖,因此不难得出,不烧叶蜡石砖的损毁主要是叶蜡石固体颗粒溶解到溶液里的过程,也就是溶蚀过程。在溶蚀的过程中,叶蜡石于1200℃分解得到的莫来石在液体中要么结晶长大成针状,要么分解成Al2O3和SiO2。

叶蜡石砖

随着叶蜡石砖溶蚀的进行,大量的SiO2溶于渣中,增大渣和熔体的粘度,在叶蜡石工作层表面形成半熔状态的高粘度、高硅质玻璃体釉,从而减缓渣对叶蜡石砖的侵蚀速率,提高其抗侵蚀能力。

叶蜡石原料中杂质含量高也会加大渣对叶蜡石的侵蚀,叶蜡石中的杂质如K2O、Na2O含量高,不但会降低叶蜡石砖的耐火度和荷重软化温度,同时还会降低在工作表面上形成的半熔状态玻璃体釉的粘度,增大对叶蜡石砖的溶蚀。

叶蜡石砖中增加一些高温相莫来石,它可以在溶液中生长称为针状莫来石,将高粘性的熔体“挂住”,降低熔渣对叶蜡石砖的溶蚀。叶蜡石砖中的颗粒大小也影响着渣对叶蜡石的侵蚀,一般来说,溶蚀首先从基质开始,基质越少、粒径越大,熔渣与叶蜡石颗粒的接触面积越小,溶蚀速度越慢。叶蜡石砖的气孔率也影响着渣对叶蜡石的侵蚀,气孔率越低、气孔孔径越小,渣与叶蜡石颗粒接触面积越小,对叶蜡石的溶蚀速度越慢。有研究表明,显气孔率17%的叶蜡石砖比显气孔率19%的叶蜡石砖蚀损速度慢,使用寿命高。

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