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镁铬砖在水泥回转窑、RH炉、炼铜炉上的应用与损毁

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镁铬砖在水泥回转窑、RH炉、炼铜炉上的应用与损毁

发布日期:2021-05-07 作者: 点击:

RH炉具有自然脱碳、成分微调、钢水升温、吹氧强制脱碳和喷粉脱硫等功能,已成为冶炼电工钢、管线钢、船板钢、镀锌板、镀锡板等高端钢种必不可少的炉外精炼设备。RH炉作业时,炉内呈负压状态,钢水和氩气呈喷泉状在由上升插入管、下部槽和下降插入管组成的封闭管道内高速循环,同时加入大量的合金或脱硫剂来调节钢水的成分,对耐火材料的真空稳定性能、高温性能、抗冲刷性能和抗渣性能都有苛刻的要求;RH炉属于间隙作业型冶金设备,插入管和下部槽在整个炉役内频繁遭受冷热交替的热冲击,因此又要求耐火材料具有良好的抗热震性能。

1、水泥回转窑


回转窑生产水泥熟料已有一个多世纪的历史,20世纪80年代初,水泥回转窑技术基本定型。目前新型干法窑是主流的生产技术,其烧成温度在1450℃左右,窑内燃烧气体温度可达1700℃以上,甚至接近2000℃。


水泥工业用耐火材料约占全部耐火材料的13%。耐火材料作为水泥烧成过程中不可或缺的内衬材料,也是第二代新型干法水泥工艺的物质支撑条件,其中烧成带用耐火材料尤为重要。硅酸盐水泥的主要矿物成分为CaO·SiO2、3CaO·Al2O3与4CaO·Al2O3·Fe2O3,水泥窑的关键部位过渡带与烧成带Z适宜的耐火材料只能是碱性镁质耐火材料,如图1所示。

镁铬砖

过去烧成带普遍使用镁铬砖,镁铬砖能够抵抗水泥组分的侵蚀,来自水泥熟料的CaO与砖中的Fe2O3反应形成4CaO·Al2O3·Fe2O3,使砖易于粘附熟料;砖释放的Cr2O3又有稳定窑皮中2CaO·SiO2的作用,因而铬铁矿对提高碱性耐火材料的耐火性、抗侵蚀、抗热震和挂窑皮性都有重要作用。烧成带处于高温化学气氛中,炉料温度为1400~1500℃,伴随有熔融液体产生,耐火材料通常被原料包覆,再加上窑体的转动,所以窑皮经常剥落。呈熔融状态的水泥原料与砖之间发生反应以及熔融液体渗透到砖内,造成熔损及结构剥落,过渡带也大致如此。

换言之,在镁铬质耐火材料中加入氧化铝,需要考虑原料中的CaO和SiO2成分,适当添加氧化铝;若加入大部分Al2O3可以与砖体中的硅钙成分反应生成低熔相,并且可以在砖体中呈现出连续的分布,此时由于在烧结过程中液相量增加,可以起到促进烧结过程中的物质传输,促进砖体的烧结,提高制品的致密度;反之,若CaO、SiO2含量太低,不足以满足消耗Al2O3生成液相的条件,由于此时的Al2O3将于砖体内的MgO成分反应生成尖晶石,此时尖晶石生成引起的体积膨胀不能得到很好的缓解,镁铬制品的致密度程度将降低,常温耐压强度受到影响。


3、氧化锆对镁铬质耐火材料的影响


氧化锆的加入可以在一定程度上改善镁铬质耐火材料的性能:(1)ZrO2自身化学稳定性较强,对一般的玻璃熔体和酸碱表现出较好的化学惰性,而且不容易被金属溶液等润湿;(2)ZrO2可以改变镁铬质耐火材料中各晶体晶界相的聚集状态、晶粒形状,并且降低晶间的二面角,促进各晶体之间的结合。


但是,过多ZrO2的加入却对镁铬质耐火材料是不利的,这是因为ZrO2在氧化镁中的固溶度较小,若加入了过量的ZrO2,则残余ZrO2将残存在晶粒之间,阻碍烧结中的传质作用,不利于砖体的致密化。a


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