熔渣對鐵水罐內襯耐火材料的損傷

鐵水罐內襯耐火材料與熔渣反應速度決定了耐材的使用壽命，如果鐵水罐內襯耐材與熔渣的反應速度快，大量生產反應物，因此，耐火磚將被熔渣嚴重磨損、沖刷和熔蝕，使用壽命縮短：如果反應速度慢，則易熔混合粉生成的較少，鐵水罐內襯耐材仍能很好工作，鐵水罐的使用壽命就會延長。

Al2O3-SiC-C質耐火磚

目前，KR脫硫鐵水罐內襯工作層耐材材質主要為Al2O3-SiC-C質耐火磚。此種耐火磚為含碳材料在使用過程中，耐火磚表面與高溫鐵水接觸，因碳元素的存在，極易發生氧化作用。氧化過程中，空氣首先透過耐火磚表面空隙向內部滲入，使耐火磚表面的碳元素氧化，此時熔渣不斷滲入到耐火磚內部，渣與耐材反應使其損毀，形成脫碳層，導致耐火磚從表面向內逐漸剝落，造成出鐵水罐工作層使用壽命下降。

高爐中的渣和鐵水在出爐時的溫度為1500℃左右。鐵水罐內襯耐火磚的使用溫度1400~1570℃。在這個溫度條件下，氧化鋁質耐火材料的浸蝕性不亞於鹼性耐火材料的MgO。經多年在鐵水罐上的實踐也表明，AI2O3系耐火原料的耐用性是足夠的、可行的。選用Al2O3系耐火材料，在經過長時間的反覆加熱、冷卻後，Al2O3質耐火材料內襯所產生的脆化程度比其它系耐火材料要輕。透過對耐火磚材質進一步分析，Al2O3具有較強的抗侵蝕性。因為此種氧化物可以有效降低熔渣的活動，抑制熔渣的溶蝕，但耐火磚中Al2O3在受熱時膨脹係數較大，且抗剝落效能較差，單純的Al2O3極易被熔渣滲透而不能滿足鐵水罐內襯長壽需要。

為提高鐵水罐內襯耐材的使用壽命，降低熔渣侵蝕及應力對鐵水罐內襯使用壽命的影響，要求所使用耐火磚需具備良好的抗熱震穩定性及抗氧化性，同時具備抗熔渣侵蝕效能。

由於SiC具有耐高溫、抗侵蝕等特性，且SiC熱膨脹係數較小，僅為4。7×10-6，其化學穩定性較好，且隨溫度的升高而降低，同時具有防止碳氧化的作用，可從下列反應式得出。

2C（s）+O2（g）→2CO（g）

SiC（s）+CO（g）→SiO（g）+2C（g）

SiO（g）+CO（g）→SiO2（s）+C（g）

SiC（s）+2CO（g）→SiO2（s）+C（s）

在鐵水罐工作層耐火磚的實驗中，加入碳化矽可提高澆注料的抗渣性，且隨著其加入量的增加，抗熔渣浸效能提高。為進一步提高耐火磚的穩定性及抗氧化性，對SiC含量進行適當調整（調整後的理化指標如表1所示）。

表1工作層磚的理化指標

為此，取不同配比、不同效能指標的鐵水罐耐火磚進行試驗及測試分析。試驗使用原料分別為Al2O3、SiO2、TiO2、Fe2O3、SiC、C，將原料配製成w（Al2O3）58%~64%，w（SiC）11%~15%，w（C）4。5%~11%的試驗用試樣共9種，試樣依次標記為ASC-1、ASC-2、ASC-3、ASC-4、ASC-5、ASC-6、ASC-7、ASC-8、ASC-9。試樣基質部分以剛玉為主，少量碳化矽、金屬矽、石墨和礬土。其中金屬矽大多小於50微米，石墨大多小於0。2mm。其中礬土顆粒大多小於1。6mm，碳化娃小於0。3mm。測試分析共分為四批進行。