在煉鐵高爐中,其出鐵溝耐火材料消耗非???,可以說(shuō)是高爐煉鐵系統內消耗耐火材料最多的部位。其原因主要與工作層內襯反復頻繁地受到高溫鐵水和熔渣的沖刷、磨損和腐蝕作用,工作條件相當惡劣有關(guān)。尤其是主鐵溝段的耐火材料內襯受到的侵蝕作用更甚。
(一)鐵水和爐渣的機械沖刷磨損
出鐵溝內襯使用時(shí)受到高速含渣鐵水流的嚴重沖刷磨損作用。出鐵溝內襯的使用壽命與Al2O3-SiC-C澆注料的高溫抗折強度有密切關(guān)系,高溫抗折強度增加,侵蝕速度降低。因此,澆注料的高溫抗折強度被用作衡量澆注料的耐用性或質(zhì)量的一項基本性能指標。因此,設法提高澆注料的高溫抗折強度,可以提高其使用壽命。
(二)化學(xué)侵蝕作用
出鐵溝內襯使用過(guò)程中,在上渣線(xiàn)和下渣線(xiàn)部位,空氣(氧)、爐渣和鐵水與耐火材料發(fā)生一系列的化學(xué)侵蝕作用,結果造成上、下渣線(xiàn)的局部嚴重損毀。
以Al2O3-SiC-C為主成分的出鐵溝內襯被爐渣浸潤,爐渣可沿內襯表面上升,形成很薄的一層渣膜(90~1200μm)??諝馔ㄟ^(guò)這層渣膜進(jìn)入內襯,使SiC氧化,氧化生成的SiO2溶解于渣膜中。沿渣膜的高度方向,SiO2的濃度存在著(zhù)濃度差,由于表面張力的變化,爐渣產(chǎn)生上下方向運動(dòng),結果造成局部損毀。
圖4示出下渣線(xiàn)部位的耐火內襯的局部損毀。熔渣黏附在耐火材料內襯的表面或滲透到內襯耐火材料之內,在內襯與鐵水之間形成渣膜,耐火材料與渣膜發(fā)生反應。如渣膜中的FeO與出鐵溝耐火材料中的SiC反應,2FeO+SiC→SiO2+2Fe+C,使SiC顆粒氧化,促進(jìn)了耐火材料的結構蝕損。渣膜不斷運動(dòng),促進(jìn)了新鮮渣補充渣層,同時(shí)除去了被蝕損的成分。又由于熔渣中的SiO2與鐵水反應,SiO2+2Fe→2FeO+Si,生成新的FeO,可以不間斷地供給FeO,更加速了耐火材料的局部損壞。
(三)熱震損毀
熱震損毀是出鐵溝內襯的主要損毀機理之一。出鐵溝內襯施工后在干燥和烘烤時(shí)可能會(huì )出現裂紋,使用過(guò)程中,反復受到500℃↔1500℃溫度循環(huán)變化作用,產(chǎn)生橫向和縱向裂紋,加劇內襯的浸透和侵蝕。