均热炉是冶金工业中用于加热钢锭、铸坯等金属材料的重要设备,其耐火材料的损毁直接影响生产效率、能耗及使用寿命。其耐火材料在高温、化学侵蚀、机械应力等复杂环境下长期运行,损毁机理涉及多种因素的综合作用。
1. 高温作用与热震损毁
均热炉工作温度高(通常在1000°C以上),耐火材料需经受长时间的高温作用及频繁的温度波动。这种环境导致以下问题:
热膨胀与收缩:耐火材料在温度变化中产生反复的热应力,易出现裂纹和剥落(热震损毁)。
高温蠕变:材料在持续高温下结构松弛,导致形变和强度下降。
2. 化学侵蚀
耐火材料长期接触高温气体、金属熔体和炉渣,会发生化学反应,加速损毁:
氧化作用:氧化气氛中的氧与碳质材料或金属基材料反应,导致材料消耗。
碱性侵蚀:炉渣中的碱性氧化物(如CaO、Na2O)与硅酸盐类耐火材料反应,生成低熔点物质,削弱耐火性。
还原性腐蚀:当氛围中存在还原性气体(如CO),可能与材料中的金属氧化物发生反应,破坏材料结构。
3. 机械应力与侵蚀
机械应力对耐火材料造成的破坏主要体现在以下几个方面:
载荷作用:炉体结构和炉料的重量对耐火材料施加长期的压力,导致材料的结构疲劳。
磨损:炉内气流、炉料或金属熔体的运动对耐火材料表面产生磨损。
冲击:装料、卸料或炉料移动过程中产生的机械冲击,易造成局部破损。
4. 杂质侵入与微观结构退化
杂质渗透:熔融金属或炉渣中的杂质渗入耐火材料内部,破坏其原有微观结构,降低强度和耐火性。
晶相变化:高温下材料内部晶相发生转变(如莫来石向刚玉的转化),导致体积变化和裂纹生成。
5. 机械磨损与冲击
装料与出料操作:钢锭或铸坯的移动、碰撞直接磨损炉膛内衬。
炉内物料运动:高温下金属或炉渣的流动冲刷耐火材料表面,造成机械磨损。
耐火材料结构强度不足:低强度材料在机械应力下易发生断裂或表面剥落。
均热炉耐火材料的损毁机理是多因素综合作用的结果,包括高温、化学侵蚀、机械应力和微观结构退化等。针对这些问题,可采取以下措施提高耐火材料寿命:
1. 选择高纯度、高密度和抗热震性能优异的耐火材料(如高铝砖、镁质砖、碳化硅复合材料等)。
2. 改进炉内操作条件,降低温度波动幅度和化学侵蚀强度。
3. 定期监测耐火材料状态,及时修补局部损伤。
科学选材与合理维护相结合,将有助于延长均热炉的使用寿命,提高生产效率。
zzzbnc.b2b168.com/m/