铅在高炉内的渗透机理

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第27卷第9期东北大学学报(自然科学版)Vo1．27，No．92006年9月Journa}ofNortheasternUniversity(NaturalScience)Sep．2006文章编号：1005—3026(2006)09—01003—04铅在高炉内的渗透机理沈峰满，杨雪峰一，杨光景，储满生(1．东北大学材料与冶金学院，辽宁沈阳110004；2．昆明钢铁股份有限公司炼铁厂，云南昆明650302)摘要：结合昆钢生产实际，对高炉内铅的渗透机理进行了系

2、统的考察与研究．结果表明：高炉内铅不能简单地通过砖衬的原始气孔进行渗透．铅在高炉砖衬内的渗透行为主要是通过各种缝隙，特别是炉壳与砖衬之间的间隙而进行的．当耐火砖受侵蚀较严重时，铅进入砖内部并发生膨胀变形，进一步破坏耐火材料的组织结构．基于新的铅渗透机理，对高炉排铅孔设计理念进行了探讨，为铅负荷较高的高炉进行合理炉型设计、安全稳定生产和提高高炉寿命提供了参考依据．关键词：高炉；铅；渗透机理；侵蚀中图分类号：TF538．6文献标识码：A昆明钢铁股份有限公司(以下简称昆钢)高炉排铅能力几乎为零，还发现常年自

3、然排铅的高炉，人炉铅负荷曾经一度达到1～3kg／t，超出了行业炉底最下层自焙碳砖一般都完好如初，另外，国内标准的5～10倍_1J．昆钢中小高炉对铅害的治理某钢铁厂曾把受“铅害”高炉炉底砖进行EPMA一般采用炉底设置排铅孔排铅的方式，而对于6#分析，发现侵入其内的“金属”并非是Pb，而主要2000m3大高炉则采用控制铅的人炉量来抑制是Fe和I)L5J，由此暗示传统的对铅渗透行为的认“铅害”，因此6#高炉没有设置炉底排铅孔．2001识存在一定片面性，有关高炉内铅渗透机理有待年以来，6#高炉每次更换风口均会

4、发生液态金属于进一步解明，应当对高炉内铅的渗透机理进行铅从风口砖缝流出现象，加之此期间高炉还伴生系统的研究．炉底砖衬上涨和风口上翘现象，因此有必要解明1．2模拟Pb渗透试验铅在高炉内的渗透机理，考察铅对高炉操作的影为了重新认识铅在高炉砖衬内的渗透机理，响，为人炉铅负荷较高的高炉进行合理炉型设计、考虑到昆钢6#高炉风口组合砖及炉缸炉底内侧安全稳定生产和提高高炉寿命提供参考依据．陶瓷砌体均采用复合棕刚玉砖，因此实验室条件下对未使用新复合棕刚玉砖进行了模拟K，Na，1铅在高炉内的渗透机理zn，Pb渗透试验，

5、由此比较各元素对砖衬的渗透1．1传统认识的不足能力．试验重点考察砖衬在渗透前后的体积变化，20世纪六七十年代高炉“铅害”比较严重的渗透时间6h，渗透温度与渗透介质种类有关，分时期，炉底砖均不同程度发生了膨胀和增重现象，别为铅的渗透试验温度1500℃，Zn，Na，K的渗炉底、甚至炉基砖中发现了大量铅的存在_2J，虽透试验温度均为900℃．具体试验条件和渗透后然当初缺乏考证铅是否真正进入了砖衬气孔内，砖衬的体积变化率见表1．但关于铅在高炉内渗透机理的传统理论却由此而经铅等元素模拟渗透试验后的棕刚玉砖试样形

6、成_3_．传统理论认为铅比重大(11．34t／m)，熔EPMA分析结果见图1．根据EPMA分析可知，6点低(327℃)，气相分压高，渗透性极强，铅在耐h模拟渗透试验过程中，棕刚玉砖内部没有发现火材料的气孔中的自由通行是无法制止的，因此铅侵入的迹象，铅只是附着在试样的表层，形成银多数高炉采取定期炉底排铅工艺减轻“铅害”_4J．白色附着层，厚度约100ttm．而K，Na，Zn的渗透然而昆钢在生产实践中却发现高炉在冷却壁损坏试验表明：K，Na，Zn已侵入到试样中心，按含量后高炉的自然排铅能力下降，尤其炉役后

7、期高炉排序，K最高，9．10％；Na次之，8．28％；Zn最少，收稿日期：2005．11．07基金项目：国家自然科学基金资助项目(50474014)．作者简介：沈峰满(1958一)，男，黑龙江密山人，东北大学教授，博士生导师．维普资讯http://www.cqvip.com1004东北大学学报(自然科学版)第27卷渗透试验前指标渗透试验后指标渗透介质及体积变化率试样号体积密度显气孔率体积体积密度显气孔率体积试验温度g·咖一3％cin3g·crI1—3％ctrl3％图1受渗透试验的棕刚玉砖形貌和EPMA

8、分析Fig．1SEMimage0fmorphology0fbrowncorundumbricksandEPMAresultafterpermeatingtest(a)一形貌；(b)一EPMA分析．针对图l砖样表面约01mm的银白色金属图2．附着物，应用EPMA进行进一步分析，结果示于图2棕刚玉砖边缘砖白色附着物形貌和EPMA分析结果Fig．2SEMimage0fwhiteadhesionloedge0fbrickandEPMAresult(a)一形貌；(