鐵水包作為承接、轉(zhuǎn)運(yùn)、預(yù)處理的設(shè)備，對(duì)耐火材料抗渣、抗侵蝕性能的要求較高。在生產(chǎn)過程中，因傳統(tǒng)熱態(tài)人工檢查方式無法對(duì)鐵水包工作層殘厚進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測，而存在鐵水包侵蝕速率過快、包壁滲鐵、回吃渣鐵等問題，導(dǎo)致鐵水包包襯安全穩(wěn)定性受到威脅。本文從包襯耐材材質(zhì)、砌筑結(jié)構(gòu)、消納固廢、在線熱檢等方面對(duì)鐵水包包襯安全穩(wěn)定性的影響因素進(jìn)行了分析。
在金屬冶煉行業(yè)中，鐵水包是承接、運(yùn)輸鐵水的必備設(shè)備，鐵水包內(nèi)襯工作層耐火磚不但要與高溫鐵水、高爐渣長時(shí)間接觸，同時(shí)也受到流注沖刷和脫硫渣的侵蝕，尤其是用于KR鐵水預(yù)處理的鐵水包。 隨著脫硫比例的不斷提高，對(duì)耐材抗渣、抗侵蝕性能提出了新的要求。作為承接、轉(zhuǎn)運(yùn)、預(yù)處理的設(shè)備，鐵水包安全的重要性不斷提高，傳統(tǒng)熱態(tài)人工檢查方式無法對(duì)鐵水包工作層殘厚進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測，存在鐵水包穿包、漏鐵等隱患。因此，如何提高鐵水 包耐材結(jié)構(gòu)及選材與工藝的匹配性，合理管控鐵包 各項(xiàng)控制參數(shù)，準(zhǔn)確掌握鐵水包殘厚，保證鐵水包包襯安全厚度是鐵水包安全周轉(zhuǎn)的重要課題。
1：鐵水包耐材和結(jié)構(gòu)優(yōu)化
某鋼廠采用“一包到底”工藝，高爐受鐵、鐵水運(yùn)輸、KR攪拌脫硫等操作完全在鐵水包內(nèi)進(jìn)行。目前鐵水包容量為300 t和210 t，KR脫硫率為100%,脫硫攪拌頭轉(zhuǎn)速120～160 rad /min ,脫硫時(shí)間20～25 min，脫硫劑為石灰+氟化鈣，噸鐵消耗13～16 kg。前期選Ⅰ型Al2O3－SiC －C磚作為鐵水包的工作襯，侵蝕速率達(dá)0.6 mm /爐次，包壁侵蝕不均勻，尤其是渣線部位侵蝕嚴(yán)重。為研究高脫硫比鐵水包內(nèi)Ⅰ型 Al2O3－SiC－C磚的侵蝕機(jī)理，提高鐵水包在線運(yùn)行的安全性，需對(duì)Ⅰ型Al2O3－SiC－C磚進(jìn)行性能分析。Ⅰ型Al2O3－SiC－C磚使用后形貌及實(shí)際性能分別見圖1和表2。
可見,Ⅰ型Al2O3－SiC－C磚在鐵水包包嘴和圍罐兩處鐵水沖刷較嚴(yán)重的部位受損嚴(yán)重，同時(shí)殘磚耐壓強(qiáng)度損失較大，表明Ⅰ型 Al2O3－SiC－C磚高溫狀態(tài)下抗鐵水沖刷性能不佳。對(duì)拆除的Ⅰ型Al2O3－SiC－C磚進(jìn)行物相檢測，試樣表面及檢測位置見圖 2。衍射結(jié)果見表3。
在反應(yīng)面的位置，①點(diǎn)區(qū)域物相以正常的莫來石、Al2O3、SiC 為主，出現(xiàn)部分鈣長石 Ca( Al2 Si2 O8 ) ; ②點(diǎn)區(qū)域仍以莫來石為主，出現(xiàn)了大量硅酸鋁鈉Na1.75 ( Al1.75 Si0.25O4 ) 、鉀長石/鈉長石 K0.42Na0.58Ca0.03( AlSi3O8) 和硅酸鉀/硅酸鈣( K4CaSi3O9)等系列受渣侵所產(chǎn)生的物相，這些物相一般熔點(diǎn)都不高于1 300 ℃。①點(diǎn)和②點(diǎn)區(qū)域幾乎沒有原始物相SiC和SiO2的存在，說明SiC和SiO2在反應(yīng)層幾乎被反應(yīng)殆盡。原磚基質(zhì)部位的物相為莫來石、SiO2、SiC及少量的氧化硅鐵( Fe5.36 Si0.64 O8 )。
圖3為Ⅰ型 Al2O3－SiC－C 磚使用后磚渣反應(yīng)層厚度。可見,拆解后的Ⅰ型Al2O3－SiC－C 磚反應(yīng)層厚度很薄，說明反應(yīng)產(chǎn)生的低熔物較多，磚面幾乎沒有保護(hù)層，導(dǎo)致低熔物不斷生成，連續(xù)被鐵水沖刷消耗，侵蝕速度大大增加。
對(duì)拆解后的Ⅰ型 Al2O3－SiC－C磚試樣進(jìn)行SEM分析，元素分布可見，越靠近Ⅰ型Al2O3－SiC－C磚工作面，Ca 元素越富集。高脫硫比的脫硫工藝為脫硫劑中CaO、CaF2 和磚的反應(yīng)創(chuàng)造了充分的時(shí)間，容易形成低熔點(diǎn)物質(zhì)。