高炉炉缸炭砖环裂机理研究

摘要

本文尝试提出炉缸炭砖环裂的机理。通过热力学计算，论述了高炉炉缸仅存在纯的碱金属蒸气，不存在碱金属的氧化物和碳酸盐，并且碱金属蒸气压很低，不是对炉缸炭砖进行侵蚀的直接原因。炭砖传热性能较差时炭砖内部热应力较大，诱发炭砖产生微裂纹，纯的碱金属蒸气通过炭砖的微裂纹，不断向炭砖低温区进行流动和扩散，微裂纹是环裂产生的诱因。在炉缸的高压环境下，钾蒸气于处在800～900°C温度区间内的微裂纹里液化，并在微裂纹里逐渐富集形成纯的液态碱金属，液态碱金属与炭砖的硅铝质灰分反应，造成灰分体积膨胀30%-50%，加剧炭砖微裂纹扩展，为碱蒸气流动和扩散提供更有利条件，是环裂产生的必要条件。计算表明，只有碱蒸气液化后才能与一氧化碳共同作用，在微裂纹里形成活性炭沉积，活性炭在形成石墨过程中体积膨胀，这种反应持续不断地进行，对炭砖微裂纹进行持续地膨胀挤压，炭砖微裂纹不断扩展，最终割裂炭砖形成环裂。提高炭砖传热效果和阻止炉缸CO窜气是避免炭砖产生环裂的根本措施。