抗渣澆注料在加熱爐中的應(yīng)用

 抗渣澆注料在加熱爐中的應(yīng)用 耐火澆注料[1]一般具有較高的常溫強度，可以制成預(yù)制件在窯爐旋工現(xiàn)場安裝，如連鑄的中間罐用耐火澆注料堰板預(yù)制件安裝(見彩圖插頁第20頁)。耐火澆注料主要應(yīng)用于冶金工業(yè)窯爐，也在石油、化工、建材、電力和機械工業(yè)窯爐和熱工設(shè)備中廣泛使用。

 

目前，在軋鋼加熱爐中，直接接觸熔渣及受熔渣磨損、沖刷嚴(yán)重的部位(如爐底、爐炕、出鋼槽、抗渣保護墻等)，渣侵是一個嚴(yán)重的問題。熔渣一旦侵蝕了該部位的耐火材料，不但縮短了耐火材料的使用壽命，而且給扒渣造成了極大的困難，從而又增大了工人的勞動強度，間接影響了經(jīng)濟效益。

為了解決渣侵問題，我們查閱了大量資料，對熔渣的化學(xué)成分及侵蝕機理進行了分析與研究。針對研究結(jié)果，我們進行了有關(guān)實驗工作，研究出了抗渣性能良的RSK抗渣澆注料。

耐火澆注料作為熱工設(shè)備的內(nèi)襯和爐體時，一般應(yīng)在01次使用前進行烘烤，以使其中的物理水和結(jié)晶水逐步排除，達到某種程度的燒結(jié)，使其體積和某些性能達到使用時的穩(wěn)定狀態(tài)。烘烤制度對使用壽命有很大影響。烘烤制度的基本原則應(yīng)是升溫速度與可能產(chǎn)生的脫水及其他物相變化和變形相應(yīng)，在急劇產(chǎn)生上述變化的某些溫度階段內(nèi)，應(yīng)緩慢升溫甚至保溫相當(dāng)時間。若烘烤不當(dāng)或不經(jīng)烘烤立即快速升溫投入使用，極易產(chǎn)生嚴(yán)重裂紋，甚至松散倒塌，在特本特厚部位甚至可能發(fā)生爆炸。

二．熔渣主要化學(xué)成分及其侵蝕機理

    (一)熔渣化學(xué)成分

    軋鋼加熱爐熔渣的化學(xué)成分波動范圍較廣，比較有代表性的成分列于下表：

化學(xué)成分    FeO   CaO  Al2O3  SiO2   MgO  熔化溫度
含量(wt %) 50.4  7.42   6.48   34.64  1.06  1280℃

(二)侵蝕機理

    通過多次對軋鋼加熱爐現(xiàn)場侵蝕情況的觀察，我們認(rèn)為熔渣對耐火材料的侵蝕主要有以下原因：

    1.毛細(xì)管滲透

    在許多種情況下，我們可以粗略地認(rèn)為，耐火材料的氣孔率越高，發(fā)生毛細(xì)管滲透現(xiàn)象的機率就越高，也就是說氣孔被熔渣液相覆蓋的機率越高，一旦氣孔被熔渣覆蓋，又將促進熔渣浸入的進行。

    2.化學(xué)損毀

    耐火材料的化學(xué)損毀，即化學(xué)侵蝕，可以看作是固體在液體中的溶解。也就是說，耐火材料與熔渣發(fā)生反應(yīng)時，彼此間的組分不斷更新，物質(zhì)不斷遷移，而形成耐火材料的變質(zhì)層，降低耐火材料的高溫使用性能。這在軋鋼加熱爐中，則表現(xiàn)為高鐵熔渣對耐火材料內(nèi)部的侵蝕，從而形成變質(zhì)層，使耐火材料產(chǎn)生明顯裂紋，引起耐火材料剝落掉塊而損毀。

    從以上分析可以看出，直接接觸熔渣部位耐火材料的損毀，主要是熔渣產(chǎn)生的化學(xué)侵蝕和熔渣浸透到耐火材料內(nèi)部引起的結(jié)構(gòu)剝落。因此，為了抑制熔渣在耐火材料中的浸透，可采取以下兩種方法：

    (1)使耐火材料結(jié)構(gòu)致密；

   (2)降低熔渣對耐火材料的潤濕性。

三、抗渣澆注料的研制

    (一)軋鋼加熱爐的條件及其對抗渣澆注料的性能要求

    軋鋼加熱爐的環(huán)境溫度一般可達1300℃左右，氣氛為弱還原性，且在1300℃下爐渣呈熔融狀態(tài)，爐渣對耐火材料的侵蝕性較強。

    因此，軋鋼加熱爐對抗渣澆注料除要求其具有較高的強度外，還需滿足以下要求：

    1.高溫力學(xué)性能好，具有良的高溫耐磨性和抗熔渣沖刷性；

    2.耐熔渣化學(xué)侵蝕性和抗?jié)B透性好；

    3.較高的填充密度和體積穩(wěn)定性，較小的氣孔率，結(jié)構(gòu)致密均勻；

    同時考慮到施工和使用要求，抗渣澆注料還需符合以下條件：良好的施工性能，可快速施工；較好的烘烤性能，可快速烘烤而不炸裂；較強的不粘渣性，便于解體和修補。

    (二)抗渣澆注料的研制

    1.主要原料性能見表1。

表1 主要原料的化學(xué)組成(wt %)

名 稱                  Al2O3    SiO2     Fe2O3    R2O    CaO    其 它
耐火骨料及粉料   ＞85       -           ≤2.0    ≤0.4     ≤0.6    耐火度≥1790℃
結(jié) 合 劑         ≥80      ≤0.1      ≤0.2        -        ＜18
2.主要配比見表2。

表2 抗渣澆注料主要配比(wt %)
編號    耐火骨 料     耐火粉 料    抗渣劑     結(jié)合劑
1          70                     6                 A               5
2          70                     7                 B               5
3          70                    14                C               6
4          70                    15                D               6
  3.試樣的制作及理化性能測試：

    將稱好的原料預(yù)混1min，加入自來水，混練4～5min后，澆注到100×100×100mm的方模和40×40×160mm的標(biāo)準(zhǔn)模中，經(jīng)振動成型，同時，在方樣中部預(yù)留一Φ25mm、深50mm的圓孔。

    試樣經(jīng)過110℃×24h烘干后，在方樣的預(yù)留孔中放入50g爐渣(爐渣粒徑≤10mm)，與標(biāo)準(zhǔn)樣一同置于電爐中焙燒至1450℃保溫3小時，待試樣隨爐自然冷卻至室溫后，取出試樣進行各項性能測試。其理化性能如表3。

表3 試樣的理化性能

編號   容重(t/m3)     化學(xué)成分(wt%)    燒后抗折強度( MPa)    燒后抗壓強度    燒后線變化(%)　     110℃×24h      Al2O3 骨料       110℃×24h           1450℃×3h       1450℃×3h 
1           2.53                 ≥66 高鋁質(zhì)         3.09                     9.30                 +0.80
2           2.45                  ≥68高鋁質(zhì)         3.10                     9.15                 +0.68
3           2.65                  ≥77高鋁質(zhì)         2.25                   11.45                 +0.12
4           2.60                  ≥78高鋁質(zhì)         2.30                   11.20                 +0.34

    4.抗渣性觀察
    觀察試樣外表面燒后情況，發(fā)現(xiàn)01、第三組試樣表面氧化形成一較好保護層，將燒后的方樣沿中軸剖開，觀察其渣侵情況，其侵蝕層厚度依次為： (1)＜(2)＜(3)＜(4)，第二組較01組渣侵嚴(yán)重，第四組較第三組渣侵嚴(yán)重；以錘輕擊熔渣，熔渣易于脫落，可見耐火材料對爐渣的粘性較小。
四．結(jié)論

    1.在上述配料中，選用了特殊的抗渣成分，增大了材料與渣之間的潤濕角，降低了材料在渣中的溶解度，提高了材料的抗渣蝕性；

    2.上述材料配料精良，因此其氣孔率較低，爐渣在其中的滲透較弱；

    3.上述材料的不粘渣性，有利于爐渣的清除。

五．RSK抗渣澆注料實例及應(yīng)用前景

    目前，RSK抗渣料已應(yīng)用于鋼集團寶生帶鋼有限公司推鋼式加熱爐爐炕、鋼集團小型廠軋鋼加熱爐爐炕，該兩單位在使用RSK抗渣料之前，爐炕渣蝕嚴(yán)重，不僅爐炕的使用壽命較短，而且由于過去所用材料的粘渣性較大，給扒渣造成了很大的困難，同時增大了工人的勞動強度。使用RSK抗渣澆注料后上述狀況均得到極大的改善。

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