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玻璃和配合料的揮發(fā)物在池爐的上部空間和蓄熱室中部都存在,對這些部位的耐火保溫磚進行化學(xué)侵蝕。揮發(fā)物的成分主要是輕質(zhì)莫來石磚堿金屬氧化物的化合物和硼的化合物,還有氟化物、氯化物和硫的化合物。這些揮發(fā)物除以氣相狀態(tài)與耐火材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)外,在溫度低時還會凝結(jié)成液相與耐火材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。其中鈉的化合物在1400℃。時就會冷凝。這些冷凝液體通過浸潤、擴散向日照輕質(zhì)莫來石磚耐火材料氣孔內(nèi)滲透。尤其是當(dāng)上部結(jié)構(gòu)砌體有龜裂和未充滿泥漿的砌縫時,會給耐火材料造成很大的破壞。隨著池爐技術(shù)的進步,蓄熱室的高度不斷增加,格子體自重對于下層格子磚及爐條碹的壓力很大,當(dāng)化學(xué)侵蝕將其損壞后,在損壞部位由于應(yīng)力集中而破壞,結(jié)果會導(dǎo)致整個格子體的倒塌。
耐用的耐火保溫磚優(yōu)良的抗熱震性。水口使用前一般預(yù)熱到1100℃,而連鑄開澆鋼水溫度高達(dá)1500℃,水口需在1s內(nèi)承受開澆熱震溫差400℃??菇Y(jié)晶器保護渣侵蝕性好。渣線部位用鋯碳材料因ZrO2的引入,其耐渣蝕性增強,但鋯碳材料因其較低的碳含量及ZrO2的相變又存在熱震炸裂風(fēng)險,因此要求預(yù)熱后不能降溫太快。同時,因耐用的輕質(zhì)莫來石磚廠家鋯碳材料如果與內(nèi)孔鋼水直接接觸,因其石墨含量及結(jié)合強度較低,在高速鋼流的沖刷下會被快速熔損,所以必須與本體鋁碳材料或內(nèi)襯材料配合使用??逛撘呵治g性好,尤其是內(nèi)孔部分,既要抗鋼水沖刷,又要耐化學(xué)侵蝕。浸在結(jié)晶器中的本體部分很少被侵蝕,這也是選擇鋁碳質(zhì)浸入式水口的主要原因。
輕質(zhì)耐火材料最早以輕質(zhì)莫來石磚廠家輕質(zhì)粘土磚為主,由于耐溫性能有限,只能用到溫度比較低的窯爐內(nèi)使用,上世紀(jì)九十年代后期莫來石磚、氧化鋁熔融噴吹技術(shù)逐漸成熟從而開發(fā)了空心球磚,近幾年來耐火材料發(fā)泡工藝的成熟又開發(fā)了發(fā)泡型輕質(zhì)耐火材料,使耐火材料的熱導(dǎo)率大大降低,形成了耐用的耐火隔熱磚。本世紀(jì)初,耐火纖維技術(shù)發(fā)展較快,耐火纖維的壓成板、氈等定型材料工藝逐步完善且耐火纖維的溫度不斷提高,形成了目前的耐火纖維隔熱材料系列產(chǎn)品。化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,強度較高,可以抵抗?fàn)t窯局部機械震動不開裂,熱效工作時抗?jié)B漏性能強,不易被金屬熔融液浸潤,不粘結(jié),導(dǎo)熱與膨脹系數(shù)小,保證熱工設(shè)備的穩(wěn)定性。
長水口一般不予預(yù)熱,且體型較大,抗熱震要求最為苛刻。當(dāng)前主要有兩大技術(shù)來應(yīng)對該問題。一是歐洲的內(nèi)壁氧化方式,以外國公司為例,長水口燒成采用裸燒方式,外部施釉,碗口遮蔽,內(nèi)孔體處于氧化氣氛,形成1~2mm厚的氧化層和1.5mm左右的變質(zhì)層以緩沖熱震,鋼包到1500℃以上的高溫鋼水直接沖擊該透氣絕熱層,延緩了對外部鋁碳本體的直接熱沖擊,抗熱震性得到保證;二是國內(nèi)開發(fā)的絕熱內(nèi)壁方式,使用高鋁聚輕磚或氧化鋯的空心球或日照漂珠磚等低導(dǎo)熱材料預(yù)成型內(nèi)壁,也起到了很好的抗熱震效果,但制造工藝略為復(fù)雜。另外,一些無碳防堵塞技術(shù),如莫來石、輕質(zhì)莫來石磚廠家尖晶石、鋯酸鈣等內(nèi)襯材料的引入,因為無石墨或極大地降低了碳含量,從而對開澆熱沖擊不敏感,在一定程度上也提高了水口的抗熱震性。