《高爐爐缸保護層多元體系的形成與演變》是依託北京科技大學，由劉征建擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高爐爐缸保護層多元體系的形成與演變
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：劉征建
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
實現高爐爐缸長壽的關鍵在於爐缸磚襯熱面能否形成穩定的保護層，而由於目前對保護層的形成機理尚不明晰，當爐缸出現異常侵蝕表征時，缺乏科學有效的針對性措施，造成近年來高爐爐缸燒穿事故頻發，給企業和社會造成重大損失。 本項目首先通過對爐缸保護層物相組成、顯微結構、結晶形態和特性參數等進行分析，提取保護層的特徵形態；然後研究高冶煉強度、劣質爐料條件下高爐生鐵滲碳機制，明晰風溫、風壓、富氧、死焦堆透氣透液性、鐵液流動特性等因素對生鐵滲碳的影響，進行鐵液中C飽和狀態調控；分析劣質爐料條件下多組元鐵液中元素的賦存形態和相互作用係數，研究保護層結晶物對鐵水特性影響，闡明石墨碳和含鈦化合物協同強化析出機制；最終，結合耐火材料基底晶格與結晶物晶格的相容性、結晶動力學與鐵液流體動力學分析，揭示保護層晶體生長行為與演變規律，為高爐長壽技術奠定科學支撐。
結題摘要
本項目著眼於高爐爐缸長壽的本質，首先通過高爐爐缸破損調查和解剖調研，分析爐缸保護層的物相組成和顯微結構，建立爐缸保護層類別體系；然後研究不同高爐操作條件下各種因素對鐵液滲碳的影響機制；根據多組元鐵液中元素的相互作用，闡明保護層析出的臨界條件和協同強化析出的作用機制；結合錯配度理論分析耐火材料基底晶格與保護層晶格的相容性，同時分析保護層生成溶解規律；最後，揭示不同高爐爐缸保護層的形成機制，制定高爐爐缸保護層綜合調控措施，為高爐長壽技術奠定了科學支撐。得出的主要結果如下： 首先，通過高爐爐缸破損調查和解剖調研構建了高爐爐缸保護層類別體系。不同高爐在不同操作條件下可形成不同的保護層，其物相組成中均含有石墨碳相，在鈦礦護爐條件下保護層中同時存在含鈦化合物，並根據保護層形成機制的不同將其分為富鐵層、富渣層、富石墨碳層和富鈦層。 其次，分析了高爐爐缸中C飽和狀態的調控措施。在操作方面，增大高爐風口風壓、適當降低富氧率及風口區理論燃燒溫度可提高鐵液中C的含量；在鐵液方面，降低S含量、增加Si含量可提高鐵液中C的飽和程度；焦炭中的灰分組分對鐵碳界面反應產物的粘度及有效接觸面積有顯著影響，進而影響焦炭的滲碳速率。 然後，提出了高爐爐缸保護層析出勢指數，表征爐缸保護層的形成能力，結合某高爐鐵液成分計算得出石墨碳臨界析出溫度為1251℃；並建立了達到護爐效果的鐵液有效鈦含量控制模型，可實時計算鐵液中含鈦化合物析出的有效Ti含量及爐渣中有效TiO2含量。 最後，建立了爐缸保護層析出動力學模型，可計算得出不同爐況條件下保護層析出一定厚度所需要的時間；在鐵液中C含量為4.8%時，當磚襯熱面溫度分別為1350℃、1300℃、1250℃和1200℃時，石墨碳析出所需要的時間分別為159min、31min、17min和12min；在同一條件下，保護層形成能力的順序為：富鈦層＞富石墨碳層＞富鐵層；並分析了不同高爐爐缸保護層形成機理，構建了高爐爐缸保護層綜合調控策略，實現對保護層狀態的有效調控。
