高爐耐火材料的磨損對高爐爐齡有決定性作用。高爐爐役期間，可以在生產(chǎn)時，對爐襯材料進行幾次維修。然而，爐膛區(qū)的修理工作需要停止生產(chǎn)。因此，高爐爐膛是非常關(guān)鍵的部分。 高爐爐齡不僅取決于耐火材料及其性能，還取決于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（冷卻設(shè)備設(shè)計，電氣機械設(shè)計）和操作標(biāo)準(zhǔn)。所以，規(guī)定了碳塊的要求。 耐火材料的磨損決定 了 高爐爐齡。由于在高爐上部區(qū)已制定了現(xiàn)代修補技術(shù)，只有風(fēng)口以下接觸爐渣和鐵水的下爐膛和爐底區(qū)在中間不能進行修補。因此，這個區(qū)的爐襯需要高質(zhì)量爐襯材料。最重要的磨損參數(shù)之一是鐵水阻力，本文解釋了標(biāo)準(zhǔn)和微氣孔碳的測 量。另外，比較了微氣孔族中的不同材料。 熱化學(xué)磨損 所有磨損機理都是聯(lián)合起作用的。為更好地理解，下面分別說明不同的磨損機理。 （ 1）鐵水中碳溶解造成的磨損 這是難熔碳的溶解，在高爐下部不同溫度和流動條件下碳塊中的碳溶解在鐵水中，類似于爐料中焦炭溶解。 （ 2）鐵水滲透造成的磨損 這個滲透過程更適宜在高爐下部鐵水池的高鐵水靜壓力下進行。由于碳塊的多孔性，最初溶解后開始滲透，同時材料性能開始變化。在鐵滲透后，織構(gòu)破裂，線裂紋形成。連同鐵水的永久侵蝕和溫度變化，導(dǎo)致碳塊碎裂。在有堿金屬和鋅的情況下，它促使脆層形成。 （ 3）堿金屬循環(huán)造成的磨損 堿金屬以氧化物和硫酸鹽形式與爐料、焦炭一起進入高爐，并發(fā)生反應(yīng)。它們在三個可能的反應(yīng)中產(chǎn)生碳料： 滲透的堿金屬氧化； 把堿金屬蒸汽添入碳結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致局部容積增加； 堿金屬與添加劑或雜質(zhì)在爐襯中產(chǎn)生反應(yīng)。 （ 4）氧化造成的磨損 立式冷卻壁漏水或有缺陷的風(fēng)口會出現(xiàn)碳襯氧化。來自冷卻系統(tǒng)的熱鼓風(fēng)或水蒸汽能導(dǎo)致多孔粘結(jié)基體加速磨損。因此，碳的耐磨組分將溶解，并受到鐵水沖洗。 （ 5） CO 分解造成的磨損 按照布氏反應(yīng)，另一個磨損因素與 CO 分解有關(guān)。在一定的溫度條件下，將出現(xiàn)碳沉積，并由此造成 裂紋。 熱機械磨損 （ 1）熱應(yīng)力造成的磨損 熱面處的爐襯暴露于高溫之下，溫度達到 1150。這個區(qū)的磨損受到溫度分布和合成壓縮應(yīng)力控制，它取決于爐襯的機械物理性能。要是達到臨界壓縮應(yīng)力值，可能出現(xiàn)裂紋和漏出。 （ 2）侵蝕造成的磨損 循環(huán)鐵水侵蝕爐膛側(cè)壁。此時，出鐵方法對循環(huán)有很大影響。不同的磨損外形是從“死鐵”的不同狀態(tài)中生成的。 由熱應(yīng)力和侵蝕造成的磨損是借助數(shù)學(xué)摸型使用計算機進行研究的領(lǐng)域。這些模型按鐵水溫度和流動，確定在不同條件下爐襯厚度的實際狀況。 對高爐爐膛爐襯的要求 如果考慮高爐下部所有的影響和 相互作用，那么鐵水阻力是最重要的條件。 按照試驗結(jié)果，導(dǎo)熱性， 15W/mK 時，適合于減少堿侵蝕，并改善耐熱沖擊性。通過對爐膛的充分冷卻，絕熱“結(jié)殼”可以凍結(jié)在一般有低導(dǎo)熱性的側(cè)壁爐襯上。碳塊生產(chǎn)者的挑戰(zhàn)是平衡與石墨含量緊密有關(guān)的導(dǎo)熱性和鐵水阻力之間的矛盾。自然界的石墨在鐵水中容易溶解。根據(jù)試驗標(biāo)準(zhǔn) ISO12987 可以對導(dǎo)熱性進行測量，生產(chǎn)結(jié)束時，碳塊生產(chǎn)者可以直接測量導(dǎo)熱性、相應(yīng)的性能，還可以測試鐵水阻力，但試驗方法不是標(biāo)準(zhǔn)化的。 鐵水阻力試驗 不同等級碳（標(biāo)準(zhǔn)和微氣孔）的試驗將提供相關(guān)等級碳的性能信息。 鐵水阻力試驗?zāi)M條件： a）接近 2%的碳造成的碳溶解； b）旋轉(zhuǎn)鐵水試樣造成的侵蝕。 RDN 是標(biāo)準(zhǔn)碳，是確定所有試驗基礎(chǔ)的“校準(zhǔn)”等級。確定了所有試驗條件后， RDN 的理論預(yù)期數(shù)值是接近 20min 后，鐵水溶解碳為 4.5%，達到飽和度。 試樣的外觀與溶解直到飽和極限為止的曲線有關(guān)。微氣孔碳的溶解較少， 20min 后溶解速率是不可測量的。 約 2%碳時，初始含碳量擴大，是試驗方法的弱點，它與金屬和碳粉的困難組成有關(guān)。 在液態(tài)金屬邊界處觀察惰性氣體氣氛下鵝頸管短截效應(yīng)。這個效應(yīng)并不能完全解釋清楚。據(jù)推測，機械作用以及 某一局部氧化是材料強制磨損的原因。 9RDN 的 3 個試樣表明鐵水中的狀態(tài)非常一致，大約 5min 后可觀察到?jīng)]有進一步溶解。這是改進耐鐵陶瓷添加劑的結(jié)果。 鐵水試驗后，試樣上出現(xiàn)同樣的結(jié)果：沒有磨損，可觀察到只有一點鵝頸管短截效應(yīng)。 為了比較市場上可買到的其它材料，使用一致的試驗條件是非常重要。用同樣的設(shè)備處理所有等級材料，對于各個試驗只有鐵水的初始含碳量有變化。 A 微氣孔樣品與 9RDN 的趨勢相同，可觀察到 2min 后接近沒有溶解。 有一點不同的是鵝頸管短截效應(yīng)的狀態(tài)。鵝頸管短截顯現(xiàn)更強。 當(dāng) 7RDN 在整個 30min 期間有溶解作用時， 9RDN 和試樣 A 在 30min內(nèi)顯示接近沒有溶解作用。 結(jié)論 （ 1）通過鐵水試驗，在標(biāo)準(zhǔn)碳 RDN 基礎(chǔ)上進行了一系列的校準(zhǔn)，使用陶瓷添加劑進一步改進了碳塊材料，例證了微孔性。 （ 2）微氣孔 7RDN，作為下一代的里程碑產(chǎn)品，有力地改進了鐵水阻力。 （ 3）與 7RDN 相比，微氣孔 9RDN 已經(jīng)改進了鐵水阻力 （ 4）微氣孔 9RDN 達到和試樣 A