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焦爐爐襯損毀機理及對耐火材料的要求

作者:超級管理員 發布時間:2022-08-08 17:00:27 點擊量: 87

焦爐爐襯損毀機理及對耐火材料的要求,焦爐砌體損毀類型如下1炭化室墻面產生鼓肚、凹陷,爐頭部位產生裂紋、窠洞、渣蝕和燒穿;2炭化室下部爐襯發生剪劈、磨傷或燒穿,蓋頂區產生燃燒室位移;3邊部過頂磚損壞等。焦爐爐襯損毀原因主要是熱應力作用和機械磨損,但化學侵蝕作用也是不容忽視的。

眾所周知,焦爐炭化室和蓄熱室是周期性工作的。煉焦末期炭化室墻表面的實際溫度為1000~1100℃,出焦開始后,磚砌體溫度逐漸降低,至裝煤后僅有500~600℃。溫度的大幅度波動,使磚砌體產生熱應力,導致爐襯發生裂紋、耐火磚組織疏松和強度降低。特別是機、焦側邊部爐頭磚和爐頂,受冷熱沖擊較大,成為焦爐爐襯的薄弱環節,損毀更其。斜道區襯體在熱應力的作用下,也產生裂紋并逐步擴大,容易發生煤氣出漏現象。

機械磨損與焦爐的結構型式和操作條件有關,在裝煤和推焦時,炭化室爐墻和爐底承受著較大的機械磨損和沖擊作用。當推焦桿變形和裝煤過多時,將導致爐墻變形、磨損和卡傷,以及爐底機、焦側邊磚損毀和燃燒室位移。蘇聯調查了70多座不同類型1IK型、11K-2K型和11BP的煉焦爐,其機械損毀情況如下爐齡25年以上的NK型焦爐,中央火道區爐墻變形的占26%,焦側4~5號火道區變形的占15%;NK型焦爐爐墻砌體剪劈情況是10年爐齡的為12%,15~17年爐齡的為30%,20~21年爐齡的則大于50%。在同樣的情況下,NIK-2K型和IIBP型煉焦爐,一般很少發生剪劈現象,但窠洞較多,約占30%。

在焦爐炭化室墻面上,由于煤中鹽類的化學侵蝕和煤氣分解出來的碳素沉積作用,致使爐墻硅磚的組織和性能發生變化燃燒室側受高溫和燃氣的作用,硅磚變為黃褐色,厚度約為70毫米,SiO2Ca0稍有增加,氣孔率有所提高;硅磚中間層變為灰褐色,厚度約為20毫米;炭化室側硅磚則為黑灰色,該層約有10毫米厚,Fe203Al203的含量有所增加,組織致密,氣孔率降低。炭化室爐頂沉積著碳素類物質,且經常燒掉,致使磚組織疏松,強度下降;蓄熱室等部位的磚砌體也同樣受到化學侵蝕作用,特別是上部格子磚,由于溫度高、有積灰,侵蝕更嚴重些。

隨著焦爐的大型化,火道溫度從1300℃左右提高到1460℃,結焦時間從18小時縮短到14小時,焦炭日產量從25/孔增加到67/孔左右。因此,煉焦爐砌體的工作條件更苛刻,對焦爐用耐火材料提出了更高的要求。

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圖為日本焦爐硅磚質量的演變情況。從圖中看出,在二十五年中,硅磚的顯氣孔率逐年降低,即體積密度增加,同時耐壓強度也隨著提高。這也說明,日本焦爐硅磚的導熱性和耐磨性等性能指標有了較大的改進。

目前,各國焦爐用耐火材料主要是硅磚,其外形尺寸應準確無誤,并具有足夠高的體積密度,導熱性、高溫蠕變性和高溫強度。同時,磚中的石英成分要基本上轉化為鱗石英,殘余石英成分應低于5%,越少越好一般用真比重指標來控制,Al2O3 Fe2O3堿性氧化物等雜質,要低到允許的范圍之內。

日本和西德等國家,為了適應于大容積焦爐用磚的需要,在1970年先后修訂了焦爐用磚工業標準,規定的性能指標更高了。蘇聯焦爐用硅磚的國家標準,雖然沒有修訂,但各廠生產的焦爐硅磚,質量均有較大的提高,見表所示。

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