热压小炭砖和劣质微孔炭砖侵蚀速度快的原因
发布日期： 2018-05-25 15:26:18 阅读量（389） 作者：高炉用炭砖的侵蚀有多种，以下主要分析三种不同的高炉炭砖，其受侵蚀速度快的原因。
某些使用热压小炭砖的3 200～2 800m3高炉在生产2.6～4.0年后发生炉缸烧穿,烧穿部位在铁口下方1.5～2.0m处,烧穿部位的炭砖没有钾、钠、锌、铅的入侵。其中鞍钢高炉存在冷却壁水管偏细(50mm)和水量偏小问题(炉缸冷却水量1 200m3/h)。某2 800m3高炉的冷却水量不少,开炉仅2年8个月就烧穿,可见其烧穿的主要原因是炭砖质量。
有的高炉烧穿部位残留炭砖厚度只有50mm左右,薄层炭砖内表面很干净,没有凝结渣-铁保护层。由此看来,铁水直接与炭砖接触也是侵蚀速度快的原因。
1) 铁水渗透侵蚀。
由于热压小炭砖不是微孔炭砖,其中的电极石墨保持了石油焦的多孔结构,因此铁水可以畅通无阻地深入炭砖很深的部位,从炭砖内部和外表同时侵蚀炭砖。图6是鞍钢高炉一块被铁水渗透侵蚀的炭砖断口。可以看到,铁水渗入炭砖内部很深的部位,使该炭砖铁的质量分数达到28.44%。当铁水流过时,炭砖很容易层层剥落,侵蚀速度必然加快。可见防止炉缸炭砖铁水渗透侵蚀极为重要。
从图7武钢高炉炭砖渗铁后的显微结构可以看到,铁水渗入炭砖后首先熔蚀炭砖的基料,使骨料颗粒孤立起来,炭砖失去强度,不耐铁水冲刷而侵蚀掉。
2) 炉缸炭砖熔洞侵蚀。
局部1～2块炭砖质量很差可以形成熔洞侵蚀状况。有一种熔洞侵蚀是炉缸某一部位被侵蚀出一个深洞,然后侵蚀速度加快;另一种熔洞侵蚀是陶瓷杯某处首先蚀穿,铁水进入炭砖与陶瓷杯之间后形成熔洞。因熔洞中没有流动的铁水带来的炉渣以生成渣壁保护层,铁水直接与炭砖接触,侵蚀速度加快。观察炉缸烧穿部位的侵蚀特征,可以认为是熔洞侵蚀的结果。
杭钢和新余钢厂2座1 000m3高炉均采用劣质微孔炭砖和劣质半石墨炭砖,高炉寿命仅4年左右,炉缸侵蚀严重被迫大修。2座高炉都受到锌的严重侵蚀,残存炭砖中锌含量很高(见表1)。
表1 2座高炉残存炭砖的化学成分(质量分数)
由表1可知,从炉底到炉缸的残存炭砖都含有很多锌,不含铁、钾、钠、铅。锌的渗透侵蚀能力极强,它以气态渗入炭砖的气孔裂纹。直到炉底低温区最下层炭砖,都有大量的锌渗入,这是钾、钠和铁水渗透都远远不及的情况。锌的渗透有先入为主的能力,即有锌渗入的炭砖,钾、钠、铁都不能再渗入。杭钢高炉炭砖的断面照片(图1、图2)和电子显微照片(图3,白色为ZnO)可以证实这一点。
图1 残存炭砖端口中的锌
图2 残存炭砖断口中的ZnO
图3 炭砖中ZnO膨胀开裂电子显微结构
高炉原料锌含量高对炭砖炉衬会造成严重侵蚀,但可以通过采取措施减轻危害或防止侵蚀。除减少入炉原料的锌负荷外,采用优质微孔炭砖完全可以防止锌的侵蚀。武钢5号高炉第1代大修时,炉缸内堆积有多达数百吨的大块貌似炉渣的凝结物。经检验,完全由ZnO+沉积炭组成。当时5号高炉的锌负荷为1.3kg/t,但是炉缸、炉底的残存炭砖中没有渗入锌和ZnO,高炉使用16年炭砖没有被破坏。原因就是武钢5号高炉采用了质量较好的微孔炭砖,高炉冷却也比较好。可见,采用真正的微孔炭砖完全可以防止锌的危害。
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