Các yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ sử dụng của vật liệu chịu lửa trong lò cao

Sau khi hoàn thành xây dựng lò cao, từ khi đưa vào sử dụng đến khi kết thúc phục vụ lò, khi nguyên liệu đi vào quá trình hạ nhiệt và giai đoạn bốc lên khí lò của quá trình trao đổi nhiệt, vật liệu chịu lửa lót lò giữa và trên là ở trạng thái mài mòn và bào mòn lâu dài, và phần dưới của thân lò là lò nung. Lớp lót dưới cùng đã được nhúng trong sắt và xỉ nóng chảy. Bên trong lò cao tiếp tục chịu nhiệt độ cao và áp suất cao. Các yếu tố này tương tác và ảnh hưởng đến tuổi thọ của lò cao.

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ của vật liệu chịu lửa lò sưởi. Cho đến nay, vẫn chưa có một quan điểm hoàn toàn rõ ràng và thống nhất. Các quan điểm chung và thường nhất quán có thể tóm tắt các yếu tố ảnh hưởng này thành hai loại, đó là tác động vật lý và xói mòn hóa học.

1. Ảnh hưởng của tác động vật lý lên vật liệu chịu lửa của lò sưởi:

(1) Ứng suất nhiệt. Nhiệt độ của lớp làm việc chịu lửa trong phần lò sưởi và điểm tiếp xúc với chất lỏng xỉ sắt cao tới 1350 ℃. Nhiệt độ nước làm mát của tấm làm mát tiếp xúc với lớp cách nhiệt chỉ là 25 ~ 45 ℃. Chênh lệch nhiệt độ hướng tâm lớn, dẫn đến ứng suất nhiệt rất lớn. Trong điều kiện đường nhiệt độ cao và áp suất cao trong thời gian dài, ứng suất nhiệt và các tương tác vật lý và hóa học khác ảnh hưởng lẫn nhau, dẫn đến các hiện tượng hư hỏng khác nhau như giãn nở nhiệt và co lại của vật liệu chịu lửa, đứt gãy và nghiền thành bột.

(2) Cọ rửa và mài mòn. Trong quá trình vận hành của lò cao, lớp lót chịu lửa của lò nung liên tục phản ứng với sự lưu thông của sắt nóng chảy và sự lên xuống của mức xỉ. Dưới tác dụng của nhiệt độ cao và áp suất cao bị bào mòn và mài mòn trong thời gian dài, khả năng chống mài mòn của vật liệu chịu lửa tiếp tục giảm, ảnh hưởng đến tuổi thọ của vật liệu này. Da xỉ hình thành trên bề mặt tiếp xúc với xỉ – sắt cũng có thể rơi ra trong quá trình biến động của điều kiện lò. Lúc này, vật liệu chịu lửa của lớp lót lò sẽ bị xỉ sắt và sắt nóng chảy trực tiếp cọ rửa và mài mòn.

(3) Trọng lực vật lý. Trong quá trình sử dụng lò cao, xỉ sắt nóng chảy liên tục được bổ sung vào lò nung và sắt nóng chảy được lưu giữ trong lớp sắt chết, bao gồm cả tác dụng của không khí nóng áp suất cao trong lò, chồng lên nhau nên vật liệu chịu lửa. ở đáy lò chịu trọng lực vật lý lớn hơn. . Đối với lớp gạch carbon ở phần tiếp giáp của lò sưởi và đáy lò, các lực này đóng một vai trò trong việc cắt. Cường độ nén của gạch carbon ở nhiệt độ phòng là 20-40MPa, và cường độ uốn chỉ từ 7-15MPa. Độ bền ở nhiệt độ cao Khi nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ bình thường, khi áp suất gần đến giới hạn độ bền của nó, nó dễ bị vỡ hoặc tạo ra các vết nứt. Lúc này, chất lỏng xỉ sắt sẽ xâm nhập vào các khe, kẽ nứt. Sự xâm nhập và ăn mòn của sắt nóng chảy.

(4) Tính nổi của sắt nóng chảy. Mật độ của vật liệu chịu lửa nhỏ hơn nhiều so với khối lượng riêng của sắt nóng chảy, và vật liệu chịu lửa sẽ chịu lực nổi hướng lên trong sắt nóng chảy. Đáy của lò thường được đặt gần vỏ lò với đường kính thu hẹp nhất định, và sự ép đùn và ma sát trực tiếp của vật liệu chịu lửa được sử dụng để làm yếu sức nổi của nó. Tuy nhiên, khi lực tác động đến giới hạn của vật liệu chịu lửa, nó sẽ làm vật liệu chịu lửa bị biến dạng hoặc thậm chí bị vỡ và tiếp tục chịu lực. Ảnh hưởng của sự nổi kéo theo đó là thiệt hại nghiêm trọng hơn hoặc thậm chí rơi khỏi phao.

2. Tấn công hóa học:

(1) Ăn mòn kim loại nóng chảy cacbua. Gang là một dung dịch không no chứa cacbon của sắt nóng chảy cacbon. Hàm lượng cacbon của gang thường được duy trì ở mức 4.5% đến 5.4% trong quá trình sản xuất. Hàm lượng cacbon liên quan đến các yếu tố như thể tích lò cao, áp suất không khí nóng và cường độ nấu chảy, và cao nhất là bao nhiêu thì không rõ. Do đó, trong quá trình vận hành của lò cao, thỉnh thoảng xảy ra phản ứng cacbon hóa giữa sắt nóng chảy trong lò nung và gạch cacbon, đồng thời than cốc và bột than trong nhiên liệu cũng có thể được cacbon hóa. Sự tiếp xúc lâu dài sẽ ảnh hưởng đến các viên gạch carbon trong lò sưởi. Tan chảy mất mát và phá hủy.

(2) Phản ứng oxi hóa khử. Trong quá trình sản xuất lò cao, trong lò nung xảy ra nhiều loại phản ứng oxy hóa – khử như phản ứng nước – khí do rò rỉ nước ở ống dẫn và tường làm mát sẽ gây ra hiện tượng oxy hóa gạch carbon. , dẫn đến thất thoát carbon hoặc thậm chí bị nghiền thành bột, gây ra các vết nứt. Độ bền của gạch carbon giảm dần. Một loạt các phản ứng oxy hóa – khử của các kim loại kiềm như kali, natri, chì, kẽm trong lò cao có thể gây ra hiện tượng lỏng lẻo gạch carbon, nứt vòng và các tác hại khác.

Các yếu tố ăn mòn vật lý và hóa học tiếp tục xảy ra trong lò và đáy lò, chúng tương tác với nhau và làm hỏng vật liệu chịu lửa của lò và đáy lò. Vì vậy, khi lựa chọn vật liệu chịu lửa ở lò và đáy, các yếu tố trên phải phù hợp với từng lò cụ thể. Để đảm bảo tuổi thọ sử dụng, vật liệu chịu lửa có hiệu suất toàn diện tốt hơn cần được lựa chọn chính xác.