透氣磚損毀的原因主要有4 個方面:熱應(yīng)力,機械磨損,機械應(yīng)力,化學(xué)侵蝕。
熱應(yīng)力作用
在實際生產(chǎn)中,鋼包的烘包溫度為1000 ℃,鋼水溫度達到1600℃,兩者接觸時的溫度差會產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力,進而造成非常大的熱震沖擊。鋼包處于一個周而復(fù)始的工作環(huán)境中,透氣磚在接觸鋼水和烘包時的溫度頻繁變化而產(chǎn)生的熱應(yīng)力是造成透氣磚損毀的一個原因。透氣磚產(chǎn)生熱應(yīng)力的關(guān)鍵因素是溫度的變化,并且透氣磚的不同部位溫度變化存在著差異。
機械磨損作用
卷流對透氣磚的沖刷大致分三種情況:
(1)透氣磚高于座磚時,透氣磚主要損毀的原因是鋼
包內(nèi)鋼水形成卷流對透氣磚的側(cè)面產(chǎn)生巨大的剪切效應(yīng)和沖刷效應(yīng)。因此,沖刷力是透氣磚的座磚產(chǎn)生極大的損毀的原因之一,正常工作環(huán)境中,透氣座磚使用次數(shù)也就一次,一次之后高于座磚的部分即被沖刷掉。
(2)透氣磚與座磚持平時,座磚對透氣磚起到了保護的作用,鋼水形成的卷流首先沖刷座磚致使透氣磚的剪切力相應(yīng)減小。
(3)透氣磚低于座磚時,在正常工作中該工作面上易積壓冷鋼,由于存留下來的冷鋼的粘度相對較大,對吹氣產(chǎn)生一定的阻礙作用,所以要滿足精煉要求就需要加大吹氣的壓力。這樣,氣流對透氣磚的沖刷作用力就相應(yīng)加大,受到剪切、沖擊強度大,更易損毀。為了達到爐外精煉對吹通率和使用壽命的要求,透氣磚必須具有良好的抗沖刷能力和高溫力學(xué)性能。
機械應(yīng)力作用
在使用過程中,鋼包底部透氣磚工作面和高溫鋼水直接接觸,在循環(huán)使用條件下,鋼包中的溫度一直處于變化狀態(tài),包底耐火材料使用中由高溫到低溫會產(chǎn)生溫度差,耐火材料的原質(zhì)層和變質(zhì)層的膨脹系數(shù)存在差異,使透氣磚受到剪切應(yīng)力作用,導(dǎo)致透氣磚出現(xiàn)橫向裂縫,甚至斷裂。
化學(xué)侵蝕作用
透氣磚的工作層與鋼渣、鋼水相互接觸的時間比較長,熔渣持續(xù)向透氣磚中侵蝕、滲透。鋼水、渣中的MnO,MgO,SiO2,F(xiàn)eO,F(xiàn)e2O3等氧化物與透氣磚中的耐火材料發(fā)生反應(yīng):
12CaO+7Al2O3=12CaO·7Al2O3(1)
FeO+Al2O3=FeO·Al2O3 (2)
2MnO+SiO2+Al2O3=2(MnO)·SiO2·Al2O3 (3)
鋼水對透氣磚工作層進行的熔損和剝落引起的物理蝕損,冶煉過程中鋼渣和鋼水對透氣磚持續(xù)的滲透所產(chǎn)生的化學(xué)侵蝕,是透氣磚損毀的最主要原因。因此,為了提高材料的抗熱震沖擊性能和抗渣性,需要改善透氣磚的韌性和滲透性