鐵水包作為承接、轉運、預處理的設備，對耐火材料抗渣、抗侵蝕性能的要求較高。在生產(chǎn)過程中，因傳統(tǒng)熱態(tài)人工檢查方式無法對鐵水包工作層殘厚進行準確預測，而存在鐵水包侵蝕速率過快、包壁滲鐵、回吃渣鐵等問題，導致鐵水包包襯安全穩(wěn)定性受到威脅。本文從包襯耐材材質、砌筑結構、消納固廢、在線熱檢等方面對鐵水包包襯安全穩(wěn)定性的影響因素進行了分析。
在金屬冶煉行業(yè)中，鐵水包是承接、運輸鐵水的必備設備，鐵水包內(nèi)襯工作層耐火磚不但要與高溫鐵水、高爐渣長時間接觸，同時也受到流注沖刷和脫硫渣的侵蝕，尤其是用于KR鐵水預處理的鐵水包。 隨著脫硫比例的不斷提高，對耐材抗渣、抗侵蝕性能提出了新的要求。作為承接、轉運、預處理的設備，鐵水包安全的重要性不斷提高，傳統(tǒng)熱態(tài)人工檢查方式無法對鐵水包工作層殘厚進行準確預測，存在鐵水包穿包、漏鐵等隱患。因此，如何提高鐵水 包耐材結構及選材與工藝的匹配性，合理管控鐵包 各項控制參數(shù)，準確掌握鐵水包殘厚，保證鐵水包包襯安全厚度是鐵水包安全周轉的重要課題。
1：鐵水包耐材和結構優(yōu)化
某鋼廠采用“一包到底”工藝，高爐受鐵、鐵水運輸、KR攪拌脫硫等操作完全在鐵水包內(nèi)進行。目前鐵水包容量為300 t和210 t，KR脫硫率為100%,脫硫攪拌頭轉速120～160 rad /min ,脫硫時間20～25 min，脫硫劑為石灰+氟化鈣，噸鐵消耗13～16 kg。前期選Ⅰ型Al2O3－SiC －C磚作為鐵水包的工作襯，侵蝕速率達0.6 mm /爐次，包壁侵蝕不均勻，尤其是渣線部位侵蝕嚴重。為研究高脫硫比鐵水包內(nèi)Ⅰ型 Al2O3－SiC－C磚的侵蝕機理，提高鐵水包在線運行的安全性，需對Ⅰ型Al2O3－SiC－C磚進行性能分析。Ⅰ型Al2O3－SiC－C磚使用后形貌及實際性能分別見圖1和表2。
可見,Ⅰ型Al2O3－SiC－C磚在鐵水包包嘴和圍罐兩處鐵水沖刷較嚴重的部位受損嚴重，同時殘磚耐壓強度損失較大，表明Ⅰ型 Al2O3－SiC－C磚高溫狀態(tài)下抗鐵水沖刷性能不佳。對拆除的Ⅰ型Al2O3－SiC－C磚進行物相檢測，試樣表面及檢測位置見圖 2。衍射結果見表3。
在反應面的位置，①點區(qū)域物相以正常的莫來石、Al2O3、SiC 為主，出現(xiàn)部分鈣長石 Ca( Al2 Si2 O8 ) ; ②點區(qū)域仍以莫來石為主，出現(xiàn)了大量硅酸鋁鈉Na1.75 ( Al1.75 Si0.25O4 ) 、鉀長石/鈉長石 K0.42Na0.58Ca0.03( AlSi3O8) 和硅酸鉀/硅酸鈣( K4CaSi3O9)等系列受渣侵所產(chǎn)生的物相，這些物相一般熔點都不高于1 300 ℃。①點和②點區(qū)域幾乎沒有原始物相SiC和SiO2的存在，說明SiC和SiO2在反應層幾乎被反應殆盡。原磚基質部位的物相為莫來石、SiO2、SiC及少量的氧化硅鐵( Fe5.36 Si0.64 O8 )。
圖3為Ⅰ型 Al2O3－SiC－C 磚使用后磚渣反應層厚度。可見,拆解后的Ⅰ型Al2O3－SiC－C 磚反應層厚度很薄，說明反應產(chǎn)生的低熔物較多，磚面幾乎沒有保護層，導致低熔物不斷生成，連續(xù)被鐵水沖刷消耗，侵蝕速度大大增加。
對拆解后的Ⅰ型 Al2O3－SiC－C磚試樣進行SEM分析，元素分布可見，越靠近Ⅰ型Al2O3－SiC－C磚工作面，Ca 元素越富集。高脫硫比的脫硫工藝為脫硫劑中CaO、CaF2 和磚的反應創(chuàng)造了充分的時間，容易形成低熔點物質。