電爐頂高(gao)鋁磚的作業條件是相當(dang)惡(e)劣的,最高(gao)工作溫度1650℃,特別是在(zai)還原期(qi)中爐頂高鋁磚長期(qi)處于高溫狀(zhuang)態,出(chu)鋼后補好爐時溫度(du)下降到(dao)1350℃,頂裝(zhuang)料的(de)爐子裝(zhuang)料時,爐頂暴漏在大氣中(zhong),急劇(ju)冷卻到800℃以下(xia),除受高(gao)(gao)溫和溫度急(ji)變的沖擊外,爐頂(ding)高(gao)(gao)鋁磚在高(gao)(gao)溫下(xia)還(huan)受到(dao)由(you)造渣、補爐材料帶來的CaO、MgO和爐塵中的FeO等氧化物的腐蝕作(zuo)用。從而(er)引(yin)起(qi)了多方面的破(po)壞應力。這(zhe)些作(zuo)用破(po)壞的程度,取決于磚的物理—化學性質、高(gao)溫和(he)機(ji)械性能(neng)如何,也與冶(ye)煉(lian)操作(zuo)及爐頂高(gao)鋁磚的砌(qi)筑情況有密切的關系(xi)。
觀察被損毀后的(de)(de)殘(can)磚,大致可分(fen)為三帶:反應(ying)帶,過(guo)渡帶和(he)未變(bian)帶。從外觀看,反應(ying)帶由灰褐色(se)和(he)枯黃色(se)組(zu)成。灰褐色(se)具(ju)有(you)脂肪光澤,異常致密(mi)堅硬。在(zai)反應(ying)帶的(de)(de)表層(ceng)有(you)一(yi)層(ceng)煙瘤,在(zai)邊緣(yuan)有(you)很厚一(yi)層(ceng)分(fen)布不均的(de)(de)較多鐵渣(zha)存在(zai),鐵渣(zha)直徑1~10mm,而在(zai)邊(bian)緣部位則厚達50mm左右,這是在灼燒狀態(tai)下沿(yan)爐頂拱形熔流的結果。過渡帶(dai)為棕褐色(se)(se)或黃(huang)褐色(se)(se),致密堅硬(ying)。未變帶(dai),呈米黃(huang)色(se)(se),可見(jian)黃(huang)白色(se)(se)熟(shu)料顆粒。高溫區反應帶(dai)長(chang)度為15mm,過渡帶長度為(wei)10mm。過渡帶進(jin)行著剛(gang)玉(yu)、莫(mo)來(lai)石晶體的發(fa)育(yu)和二次莫(mo)來(lai)石化。
根據殘磚判斷(duan)使用在電爐頂上的高鋁(lv)磚的腐(fu)蝕過程,主(zhu)要是由造渣和(he)(he)補爐用的石灰(hui)、螢石和(he)(he)冶金白云砂(sha)中的CaO和(he)MgO引起的。反應(ying)帶中(zhong)還含有(you)相當(dang)數量的鐵的氧化物參與反應(ying)。在灼熱的高溫狀態下,磚(zhuan)體本身不僅生成(cheng)液相,而且同外來熔(rong)(rong)劑作用,結果在磚(zhuan)體表面(mian)形成(cheng)一個多(duo)元體系的熔(rong)(rong)體。當(dang)每一個熔(rong)(rong)煉周期(qi)結束,間隔(ge)20~25分鐘,開始冶煉下一爐(lu)鋼時,爐(lu)頂急(ji)劇(ju)冷卻(que)到下于800℃,此時(shi)由(you)不同組成(cheng)的液相析(xi)出不同結(jie)晶(jing)和(he)冷(leng)卻呈玻(bo)璃(li)質,當重新升溫熔煉時(shi),發(fa)生玻(bo)璃(li)質的熔化和(he)晶(jing)相的溶解,在此過程中,部分(fen)熔體滴落于鋼(gang)渣中,部分(fen)熔體卻在不斷向磚體內滲透(tou)與作(zuo)用,這樣使磚的未變帶(dai)(dai)逐漸變成(cheng)過渡(du)帶(dai)(dai),過渡(du)帶(dai)(dai)又變成(cheng)反應(ying)帶(dai)(dai),如此反復(fu)推移,使磚體不斷被(bei)損耗。
電爐頂高(gao)鋁磚的損耗不僅是化學(xue)作用(yong),而且在熔(rong)煉過程中還常發現高鋁磚體(ti)呈片(pian)狀(zhuang)剝落的現(xian)象。經(jing)使用后的高鋁(lv)磚體觀察(cha),產(chan)(chan)生(sheng)剝片的原因是由于(yu)過渡帶急劇收縮產(chan)(chan)生(sheng)橫斷(duan)裂(lie)紋(wen),其主要原因是(shi)原磚中的(de)雜質和滲入(ru)的(de)熔(rong)劑向高鋁磚的冷端轉移,聚集于過渡帶,在(zai)高溫下形(xing)成大(da)量液相同(tong)時過渡(du)帶在外來雜質(zhi)和(he)高溫作(zuo)用下(xia),剛玉進行(xing)再結(jie)晶(jing)長大,特別是高鋁磚(zhuan)中(zhong)剛玉(yu)、莫(mo)來石結(jie)晶和(he)再結(jie)晶過程不足時,使用溫度下收縮增大。此外(wai)還有冶(ye)煉上的(de)多種(zhong)原因。
總之(zhi)電爐頂高鋁磚的損毀,主要是化(hua)學腐(fu)蝕和高鋁磚(zhuan)體剝(bo)落(luo)掉片(pian)但就化(hua)學腐(fu)蝕而(er)言,AL2O3含量不低于(yu)75%的高鋁磚是(shi)比較好(hao)的,高鋁磚體(ti)的剝(bo)落掉片(pian)會降低爐頂(ding)壽命,而剝(bo)落掉片又是化學腐蝕的必(bi)然結果,爐(lu)溫的波動變化,則是造成產(chan)生裂(lie)紋剝(bo)落(luo)掉片(pian)的(de)條件。
根據對電爐頂高鋁磚的損毀分析,要(yao)提高電爐頂的壽命,就必須(xu)提高高鋁磚(zhuan)的質量,力求制造(zao)高純度(du)、高密度(du)、耐崩裂性的電爐頂(ding)磚。同時,也可根據當下電爐頂(ding)耐(nai)火磚的(de)更新迭代,將電爐頂(ding)耐(nai)火材料(liao),做成(cheng)采用鉻(ge)剛玉澆注料(liao)一體預制成(cheng)型的(de)免燒預制塊,免去采用高鋁磚拼砌成(cheng)型的(de)灰縫及抗侵蝕應力的(de)不足之處。