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COREX(欧冶炉)是一种正在推广使用的熔融还原炼铁新工艺,由于工艺环节简单、排放的污染物含量低,逐渐受到了冶金行业的关注。国内宝钢集团新疆八一钢铁有限公司欧冶炉建成投产后,炉内大部分的耐火材料都出现了不同程度的损毁。所以,研究欧冶炉某些部位耐火材料在服役条件下的损毁行为及其损毁机理,并有的放矢选用炉衬材料,对提高炉龄和欧冶炉生产作业稳定性、降低维修成本、增加炼铁企业的利润至关重要。本论文主要研究欧冶炉竖炉中心煤气分配器(Central Gas Distributor,简写CGD)用刚玉质耐火材料、竖炉围管用氮化硅结合碳化硅质耐火材料及熔融气化炉拱顶用耐火喷涂料的损毁行为及机理,并针对性地提出了基于理论和实验室研究的有益于耐火材料长寿化的建议,研究结果表明:(1)CGD服役后的刚玉砖,受到了炉内气体的高温化学反应侵蚀和炉气中含尘气流的高速物理冲刷磨损作用。与原砖体相比,不仅受到了化学反应侵蚀,使主成分Al2O3含量略微的降低,有害杂质成分FeOx、CaO、K2O和Na2O的含量明显提高,工作面处生成有少量杂质相AlCl3、Al(OH)3和β-Al2O3;而且受到物理冲刷磨损,使刚玉砖砖体表面因受到气流及气流中粉尘的物理冲刷而出现磨损破坏,骨料和基质之间的结合遭到了严重的破坏,导致耐压强度下降51.4%。若CGD管采用铬刚玉质质耐火材料,不仅因氧化铝与氧化铬的固溶烧结使其高温强度和密度得以提高,从而可以提高了对于高速气流的抗冲刷作用,同时又因含铬材料具有良好的抗化学侵蚀和低的热膨胀系数,可减少因周围环境温度波动带来热应力的破坏,还能提高工作温度下的抗化学侵蚀作用,当Cr2O3含量超过20%时,材料使用时允许的温度波动范围超过150℃;(2)对竖炉围管用碳化硅砖与炉内气体反应的热力学模拟和动力学分析结果表明:竖炉围管用Si3N4-SiC耐火预制件的损毁是与还原气氛气体反应且与含尘气体冲刷的循环作用引起,从而使Si3N4-SiC制品表面不断磨损,最终使砖体表面形成凹谷;两块砖的砖缝处由于氮化硅含量高,因此具有较强的抗氧化性,从而使用一定时间后砖缝处的耐火材料形成了凸峰;因Sialon结合SiC质耐火材料在高温氧化时生成致密且连续的莫来石质耐火薄膜,所以其抗氧化能力明显高于Si3N4结合SiC质耐火材料,有望提升高温氧化后的强度,抵抗高温煤气的冲刷,提高欧冶炉围管的使用寿命;(3)熔融气化炉拱顶为整体浇注耐火材料,现用铝酸钙水泥结合的不定形耐火材料整体浇注或喷射而成。气化炉拱顶内衬铝矾土-棕刚玉喷涂料的界面热应力大于抗拉强度,可能导致其内部裂纹扩展发生断裂,服役期间热应力298.37MPa,允许的最大温差不得超过36.87℃;铝酸钙水泥水化物C3AH6、AH3内的水分子以结晶水的形式存在,完全失水温度在1000℃以上,且当其完全失水后强度为1.58MPa,水泥结合喷涂料才会发生重新烧结,超过1250℃后强度提升至1.92 MPa,这说明了水泥结合高铝喷涂料在中温服役期间强度处于低谷,最有可能发生热剥落。若添加钢纤维的喷涂料抗热震性比未添加钢纤维的喷涂料差,强度保持率差值幅度随着热震进行从8%增加到21%,钢纤维高温热膨胀系数较大,导致了裂纹的产生发生热剥落;开发了一组以刚玉/莫来石为主要物相的耐火喷涂料,与渣接触在界面处能够生成复合尖晶石,具有良好的抗欧冶炉炉渣性能,配套嵌入水冷套管不仅可以在表面形成冷凝渣壳免受机械磨损,而且降低了服役时的实际温度提升水泥结合时的强度和减少温度波动带来的热剥落。