Facteurs influençant la durée de vie des réfractaires dans le foyer du haut fourneau

Une fois la construction du haut fourneau terminée, de la mise en service à la fin du service du four, lorsque le matériau entre dans le processus de descente et l’étape de montée des gaz du four du processus d’échange de chaleur, les réfractaires de revêtement du four moyen et supérieur sont dans un état d’usure et d’érosion à long terme, et la partie inférieure du corps du four est le four à sole. Le revêtement inférieur a été immergé dans du fer en fusion et des scories. L’intérieur du haut fourneau continue d’être sous haute température et haute pression. Ces facteurs interagissent et affectent la durée de vie du haut fourneau.

De nombreux facteurs affectent la durée de vie des matériaux réfractaires du foyer. Jusqu’à présent, il n’y a pas eu de vision complètement claire et unifiée. Des points de vue communs et généralement cohérents peuvent résumer ces facteurs d’influence en deux catégories, à savoir l’action physique et l’érosion chimique.

1. L’effet de l’action physique sur le matériau réfractaire du foyer :

(1) Contrainte thermique. La température de la couche de travail réfractaire dans la partie foyer et le point de contact du liquide de laitier de fer atteint 1350℃. La température de l’eau de refroidissement de la portée de refroidissement en contact avec la couche d’isolation thermique n’est que de 25 ~ 45 ℃. La différence de température radiale est importante, ce qui entraîne d’énormes contraintes thermiques. Dans des conditions routières à haute température et à haute pression à long terme, le stress thermique et d’autres interactions physiques et chimiques s’influencent mutuellement, entraînant divers phénomènes de dommages tels que la dilatation et la contraction thermiques des matériaux réfractaires, les fractures et la pulvérisation.

(2) Décapage et usure. Pendant le fonctionnement du haut fourneau, le revêtement réfractaire de la sole réagit en permanence à la circulation de la fonte en fusion et aux montées et descentes du niveau des scories. Sous l’effet de l’érosion à haute température et haute pression et de l’usure prolongée, la résistance à l’usure du réfractaire continue de diminuer, ce qui affecte sa durée de vie. La peau de laitier formée sur la surface de contact laitier-fer peut également tomber pendant le processus fluctuant de l’état du four. A ce moment, le matériau réfractaire du revêtement du four sera directement décapé et abrasé par les scories de fer et le fer en fusion.

(3) La gravité physique. Lors de l’utilisation du haut fourneau, le laitier de fer fondu ajouté en continu au foyer et le fer fondu stocké dans la couche de fer mort, y compris l’effet de l’air chaud à haute pression dans le four, superposés les uns aux autres, de sorte que le réfractaire au fond du four porte une plus grande gravité physique. . Pour la couche de brique de carbone à la jonction de la sole et du fond du four, ces forces jouent un rôle dans le cisaillement. La résistance à la compression des briques de carbone à température ambiante est de 20 à 40 MPa et la résistance à la flexion n’est que de 7 à 15 MPa. La résistance à haute température Lorsque la température est inférieure à la température normale, lorsque la pression est proche de sa limite de résistance, il est facile de casser ou de produire des fissures. À ce stade, le laitier de fer liquide s’infiltrera dans les crevasses et les fissures. Infiltration et érosion du fer en fusion.

(4) La flottabilité du fer en fusion. La densité des matériaux réfractaires est beaucoup plus petite que celle du fer fondu, et les matériaux réfractaires seront soumis à une poussée ascendante dans le fer fondu. Le fond du four est généralement placé près de l’enveloppe du four avec un certain diamètre de rétrécissement, et l’extrusion directe et le frottement du réfractaire sont utilisés pour affaiblir sa flottabilité. Cependant, lorsque la force atteint la limite du réfractaire, elle provoquera la déformation ou même la rupture du réfractaire et continuera à souffrir. L’effet de la flottabilité est suivi de dommages plus importants ou même de chutes de flotteurs.

2. Attaque chimique :

(1) Corrosion de carburation du métal chaud. La fonte brute est une solution insaturée contenant du carbone de fer fondu fer-carbone. La teneur en carbone de la fonte est généralement maintenue entre 4.5% et 5.4% au cours du processus de production. La teneur en carbone est liée à des facteurs tels que le volume du haut fourneau, la pression de l’air chaud et la force de fusion, et la quantité la plus élevée n’est pas claire. Par conséquent, pendant le fonctionnement du haut fourneau, la réaction de carburation entre le fer fondu dans le foyer et les briques de carbone se produit de temps en temps, et la poudre de coke et de charbon dans le combustible peut également être carburée. Le contact à long terme affecte les briques de carbone dans le foyer. Faire fondre la perte et la destruction.

(2) Réaction redox. Pendant le processus de production du haut fourneau, divers types de réactions d’oxydo-réduction se produisent dans le foyer, comme la réaction eau-gaz provoquée par la fuite d’eau au niveau de la tuyère et de la paroi de refroidissement, qui provoquera l’oxydation des briques de carbone. , entraînant une perte de carbone voire une pulvérisation, provoquant des fissures. La résistance des briques de carbone diminue. Une série de réactions d’oxydoréduction de métaux alcalins tels que le potassium, le sodium, le plomb et le zinc dans le haut fourneau peut provoquer le desserrage des briques de carbone, des fissures annulaires et d’autres effets dommageables.

Des facteurs de corrosion physiques et chimiques continuent de se produire dans la sole et le fond du four, et ils interagissent les uns avec les autres et endommagent la sole et les réfractaires du fond. Par conséquent, lors de la sélection des matériaux réfractaires à la sole et au fond, les facteurs ci-dessus doivent être conformes au four spécifique. Afin d’assurer la durée de vie, les matériaux réfractaires avec de meilleures performances globales doivent être sélectionnés correctement.