熔融还原炉运行时对耐火材料的润湿及要求

 

熔融还原炉对耐火材料的要求

熔融还原炉对耐火材料有什么特殊要求，熔融还原炉使用的耐火材料，须使其满足各部位的工作环境，延长炉子的使用寿命。(1)对预还原炉的选材。要求：须使其具有较高的耐剥落性、耐磨性和抗冲击性，故此多用质粘土质耐火砖或高铝质耐火砖。(2)终还原炉的选材。要求：须使其具有以下特性：A.耐冲击性、耐磨性；B.抗碱金属侵蚀性；C.铁浸蚀性；D.铁流动冲刷性，对于采用转炉和电炉的装置，其耐火材料多采用MgO-C砖、MgO-Cr2O。砖及镁白云石砖，对采用竖炉、熔融还原炉装置，其耐火材料多采用铝碳砖、低蠕变高铝耐火砖、碳砖、Al2O3-C-SiC砖。

 

熔融金属对耐火材料的润湿

熔渣与熔融钢铁之间的润湿特性对耐火材料与熔融金属之间的反应有影响。

熔融钢铁对耐火材料的润湿性可以用熔融钢铁液滴在耐火材料界面上的接触角与附着功来表示。

熔融钢铁与耐火材料的润湿性其向耐火材料中的渗透有很大的影响。

当达到一定温度时，熔融钢铁对耐火材料润湿，熔融钢铁容易沿耐火材料气孔向内部渗透。角越小，润湿性越好。熔融钢铁沿耐火材料气孔的渗透就越强，越容易接触到未与熔融钢铁反应的耐火材料,反应更容易进行。当具备相关条件时，熔融钢铁可很好地铺展在耐火材料面上。

当温度低于一定数值时，熔融钢铁对耐火材料不润湿，或润湿性很差。

常见的耐火氧化物与熔融纯铁在铁熔化温度下的吸附功与接触角。由上面的公式可见，吸附功与耐火材料与溶融金属的表面张力以及它们之间的界面张力有关。

此外，表面与界面张力还在固体表面的粗糙状况、气氛、耐火材料与熔融金属的组成以及砌体吸附、化学反应等许多因素有关。

 

熔融还原炉在耐火材料的应用

铁浴式熔融还原炉的使用条件苛刻，对耐火材料要求高。在铁浴式熔融还原炉操作过程中，炉内髙的二次燃烧率引起温度提高，二次燃烧带的炉渣层的温度可达1700?1900℃，耐火材料蚀损严重。长时间高温下装料、出铁的连续交替操作，更加剧耐火材料的损毁。低碱度(CaO/SiO2=1.2?1.5)高FeO(4%~13%0)炉渣，对耐火材料侵蚀严重。

还原炉主要用碱性耐火材料如直接结合镁铬砖，镁白石砖和含碳耐火材料Al2O3-C砖， MgO-C砖等。以下是在5t铁浴还原炉上的初步使用结果。

(1) MgO-Cr2O3砖。镁铬砖在渣线部位使用，在通常的连续操作下，由剥落造成的蚀损较小，而主要是髙温下熔损造成的蚀损。这与镁铬砖的纯度有关，砖中SiO2等杂质成分产生液相进入炉渣反应生成低熔物，促进熔损。为提髙对熔融还原炉等低碱性渣的抗侵蚀和耐磨损性，开发了高铬质镁铬砖，砖中Cr2O3含量越高，耐侵蚀性越好。添加70%镁铬矿(MgO· 

Cr2O3)的砖，其跗用性是添加25%镁铬矿的1. 

7倍，蚀损速度在lmm/h以下。但随着砖中熔剂成分(SiO2，Fe2O3，CaO，Al2O3)的增加，耐侵蚀性有下降趋势，为此采用以电恪镁铬砂和氧化铬组成的合成砖，提高了耐侵蚀性，同时也采用高铬铁矿为原料。但用后的镑铬砖存在环堉污染，因此无铬砖的开发和应用十分迫切。

(2) Al2O3-C砖。Al2O3-C砖的蚀损，主要是在髙温下Al2O3颗粒的熔出和基质石墨的氧化脱碳同时进行所致。研究了石墨含量与金属添加物对Al2O3-c砖耐蚀性的影响。以石墨含量10%并添加金属Al的Al3O3-C砖，抗侵蚀性能好。

高温氧化气氛、低碱度(Ca0/Si02 = l. 2?1. 5)高FeO炉查，Al2O3-SiO-C砖的耐蚀性 

不如Al2O3-C砖，MgO-Cr2O3砖的侵蚀速率小，约是Al2O3-C砖的I/2，其次是含碳量10%的Mga-C砖，其蚀损速率比A12O3-C砖小1/5。

(3) MgO-C砖。MgO-C砖的蚀损，受炉渣温度、气氛的影响较大，尤以渣线部位，炉渣的影响更甚，当铁氧化物含量增多时，因C的液相氧化造成的蚀损加剧，渣线上部尤为严重。对高温氧化气氛、低碱度炉渣，采用电熔氧化镁的MgO-C砖，C含量从20%减至10%的效果好。

U)Al2O3-SiC-C砖，在Al2O3-C质耐火材料中加入SiC，可提高抵抗熔融还原型炉渣对耐火材料的侵蚀能力。1)添加SiC大于5%后，在铁浴中，侵蚀速率随SiC量的增加变化很小。在渣及演铁熔体中的侵蚀速率随SiC量增加直线降低。2)在铁渣共存熔体中，渣线处 

Al2O3-SiC-C侵蚀速率高，铁浴内侵蚀速率低。随时间延长，熔体对耐火材料的侵蚀速率降低。3)加入SiC后，由于SiC与CO反应析碳而使砖内脱C速率降低。加之SiO2薄膜对 SiC的保护作用，使SiC也能稳定存在，降低Al2O3-SiO-C砖气孔率，可阻止熔体向耐火材料的渗透。

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