1. Причины повреждения огнеупорных кирпичей в ковшевых огнеупорах
1. Ковши используются для транспортировки высокотемпературной расплавленной стали. Во время транспортировки высокотемпературная расплавленная сталь и шлак при температуре около 1680 градусов размывают и разрушают их, особенно шлаковую линию, что является серьезным фактором, определяющим срок службы резервуара.
2. ЛФ и другие виды внепечной обработки серьезно повреждают необожженные кирпичи.
3. При выпуске конвертера и вытекании расплавленной стали футеровка подвергается резким перепадам температур, что приводит к образованию трещин и отслоениюогнеупорные кирпичив подкладке.
4. При загрузке ковша расплавленной сталью в конвертере высокотемпературная расплавленная сталь оказывает сильное механическое воздействие на его дно, что делает материал футеровки в этой части подверженным повреждениям, вызванным термическим ударом.
2. Механизм разрушения огнеупорных материалов в ковше
Механизм повреждения огнеупорных материалов в ковше в основном вызван эрозией и проникновением высокотемпературного шлака. Шлаковая линия ковша в основном расплавляется, а боковая стенка трескается и термически отслаивается из-за проникновения шлака. Скорость плавления связана с температурой шлака, вязкостью и скоростью реакции материала. Высокая температура расплавленной стали, длительное время пребывания в ковше, низкая вязкость шлака, проникновение пор матричного материала, проникновение жидкой фазы и диффузия в твердой фазе приводят к качественному изменению состава и структуры поверхности материала, образованию метаморфического слоя с высокой степенью растворимости, который легко отслаивается и ускоряет повреждение огнеупорных кирпичей футеровки. Футеровка ковша с одинаковым или разным химическим составом огнеупорного материала имеет разные скорости повреждения из-за его разной организационной структуры и производительности. Ковш не может работать непрерывно, что приводит к снижению температуры футеровки или даже к холодному ковшу, что также подвержено отслаиванию структуры футеровки, что сокращает срок службы ковша.
Эрозия шлака на огнеупорных материалах не ограничивается растворением поверхности, но шлак может также вторгаться (проникать) внутрь огнеупорных материалов, расширять свою зону реакции и глубину, а также претерпевать качественные изменения в своем составе и структуре вблизи поверхности материала, образуя метаморфический слой с высокой растворимостью, ускоряющий повреждение. Доля этого вторжения примерно пропорциональна пористости. Поэтому, даже если химический состав огнеупорных материалов одинаков, их скорости плавления существенно различаются из-за их различных организационных структур.
Чем выше открытая пористость огнеупорного материала, тем выше скорость проникновения шлака, а коэффициент проникновения приблизительно пропорционален пористости. Даже если кажущаяся пористость огнеупорного материала одинакова, скорость эрозии также изменится, если форма, размер и распределение пор различны.
3. Характеристика огнеупорных материалов для футеровки ковшей
Согласно вышеприведенному анализу огнеупорные материалы для футеровки ковшей должны обладать следующими характеристиками: плотной и однородной организационной структурой; микрорасширением при высоких температурах, хорошей объемной стабильностью; высокой прочностью и малым отношением среднетемпературной прочности к высокотемпературной прочности.
При использовании огнеупорных материалов шлак легко проникает с поверхности нагрева вглубь, значительно уменьшая пористость вблизи рабочей поверхности и уплотняя ее, образуя очень толстый метаморфический слой. При резком изменении температуры на стыке метаморфического слоя и исходного слоя огнеупорного кирпича образуются трещины, параллельные рабочей поверхности, в результате чего кирпичи отслаиваются и разрушаются. Для уменьшения структурного отслаивания огнеупорных материалов глубина проникновения шлака может быть уменьшена за счет следующих аспектов:
(1) Улучшить устойчивость огнеупорных материалов к проникновению шлака;
(2) Уменьшить пористость огнеупорных материалов и уменьшить эрозионный канал шлака;
(3) Шлак реагирует с огнеупорными материалами, образуя тугоплавкую составную подпорную стенку, которая препятствует проникновению шлака;
(4) Увеличить вязкость шлака. Чем выше вязкость шлака, тем сильнее его эрозия огнеупорных материалов.
