一种评价耐火材料抗熔体侵蚀的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种评价耐火材料抗熔体侵蚀的方法和装置，涉及钢铁冶金技术领域，能够严格把控实验变量，以数值化的标准精确衡量抗侵蚀能力，对高炉炉缸在渣铁交界处施用耐火材料的综合考量有着举足轻重的意义；该方法步骤包括：S1、制备符合配比要求的炉渣和铁水，并置于坩埚中，坩埚环境模拟实际炼钢环境；S2、将耐火材料制成棒状与旋转设备固定；S3、将耐火材料置于坩埚中，且耐火材料上下两部分分别处于炉渣和铁水中；S4、使耐火材料按实验要求进行侵蚀旋转，后脱离炉渣和铁水悬空；S5、降温冷却后，测量耐火材料的形状变化，得到耐火材料的抗熔体侵蚀性能。本发明专利技术提供的技术方案适用于耐火材料抗熔体侵蚀评价的过程中。

【技术实现步骤摘要】
一种评价耐火材料抗熔体侵蚀的方法和装置
本专利技术涉及钢铁冶金
，尤其涉及一种评价耐火材料抗熔体侵蚀的方法和装置。
技术介绍
高炉炉缸熔体对耐火材料的侵蚀限制了高炉冶炼设备的使用寿命，而高炉炉缸的长寿对高炉长期稳定运行起着至关重要的作用，这在国内外大量的高炉破损调查中已经得到了充分验证。在炉缸耐材的选择中，依据施用部位的不同，耐火材料的抗渣抗铁的性能各有优劣，渣铁主要通过对炭砖等耐火材料进行渗透造成侵蚀，严重时在高炉内形成象脚区。但是，随着出铁水操作的往复进行，渣铁分界处的耐火材料会受到熔渣和铁水的往复侵蚀，因此需要综合评价耐火材料抗高温熔体侵蚀的能力，通过切实有效的实验数据，完成合理的评价分析。目前对于耐火材料抗侵蚀测定的方法，已经有了常见的熔体动态侵蚀法和GB/T14983—2008国家标准，即《耐火材料抗碱性实验方法》。但是，传统抗侵蚀测定的方法以单一侵蚀为主，而单一侵蚀的程度远远小于渣铁综合侵蚀的程度，即现有评价方法存在实验参数单一、侵蚀不明显、系统误差大、难以形成横向对比等缺点，因此判断炉缸耐火材料应该切合生产实际的情况。因此，有必要研究一种评价耐火材料抗熔体侵蚀的方法和装置来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种评价耐火材料抗熔体侵蚀的方法和装置，能够严格把控实验变量，以数值化的标准精确衡量抗侵蚀能力，对高炉炉缸在渣铁交界处施用耐火材料的综合考量有着举足轻重的意义。一方面，本专利技术提供一种评价耐火材料抗熔体侵蚀的方法，所述方法的步骤包括：S1、制备符合配比要求的炉渣和铁水，并置于坩埚中，坩埚所处环境为模拟实际炼钢的温度环境和气氛环境；S2、将耐火材料制成棒状并与旋转设备固定；S3、将耐火材料置于坩埚中，且耐火材料的上下两部分分别处于炉渣和铁水中；S4、启动旋转设备，使耐火材料按实验要求实现侵蚀旋转，然后脱离炉渣和铁水悬空；S5、降温冷却后，测量耐火材料的形状变化，得到耐火材料的抗熔体侵蚀性能；步骤S1和S2的顺序不固定。如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S4的旋转具体为：正向旋转和反向旋转依次交替反复，直至达到实验要求的侵蚀时间。如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，每次正向旋转和反向旋转的时间相同。如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述侵蚀时间为4～5.3h。如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S4中耐火材料在悬空后进行预定时间的旋转，以甩掉耐火材料表面黏附的渣铁。如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，炉渣的配比为：w(CaO)＝21.5％、w(SiO2)＝21.5、w(MgO)＝9％、w(Al2O3)＝18％、w(TiO2)＝30％；铁水的配比为：w(C)＝2.5～5.5％、w(Si)＝0.2～0.8％、w(S)＝0.02～0.1％、w(Mn)＝0～0.5％、w(P)＝0～0.5％，其余为Fe。如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S1中的温度环境为升温至1520℃后保温时间115～125min。如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，正向旋转和反向旋转的转速均为200rpm/min。如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S5的内容包括：对侵蚀后耐火材料做纵向切割，利用扫描电子显微镜-能谱仪对侵蚀部位的侵蚀状况进行综合表征，以此评价耐火材料抗高温熔体侵蚀性能。如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，降温过程为:从1520℃降温到1000℃，降温时间是90min；再从1000℃降温到600℃，降温时间是100min；最后从600℃降温到室温，降温时间是300min。另一方面，本专利技术提供一种评价耐火材料抗熔体侵蚀的装置，所述装置包括加热炉、置于加热炉内盛放铁水和炉渣的坩埚、控温设备、耐火材料控制设备和气氛充入设备；所述控温设备与所述加热炉连接，用于实现加热炉的升温和降温；耐火材料控制设备与耐火材料固定，用于实现耐火材料的位置变化以及侵蚀旋转；所述气氛充入设备与所述加热炉连通，用于向加热炉内充入惰性气氛。如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，耐火材料控制设备包括旋转设备和位移设备；旋转设备可以是电机，用于实现耐火材料的正反向旋转；位移设备可以是常用的可以实现上下移动的设备，比如机械臂、液压油缸或丝杠电机，与旋转设备连接，用于将耐火材料潜入渣铁中以及提升悬空。与现有技术相比，本专利技术可以获得包括以下技术效果：本专利技术的评价方法充分模拟了高炉炉缸内环境，使耐火材料充分接受了渣、铁的综合作用，充分还原了高炉炉缸内对耐火材料综合侵蚀的过程，能够实现对于高炉炉缸常用耐火材料的精确评估；而且能够扩展到其它冶金熔炼炉领域，通过实际熔体成分调节适用，对高炉炉缸在渣铁交界处施用耐火材料的综合考量有着举足轻重的意义。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1是本专利技术一个实施例提供的评价耐火材料抗熔体侵蚀方法的流程图；图2是本专利技术一个实施例提供的抗高温溶体侵蚀性测量实验装置图；图3是本专利技术一个实施例提供的钼坩埚中耐材在渣铁界面的侵蚀示意图。具体实施方式为了更好的理解本专利技术的技术方案，下面结合附图对本专利技术实施例进行详细描述。应当明确，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本专利技术。在本专利技术实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。本专利技术针对现有技术两种方法在综合评定耐火材料抗侵蚀时能力的不足，提出一种模拟高炉内部实际情况耐火材料抗渣、铁侵蚀测定的新方法，进行了多方面的改进，是一种符合科学性与冶金实际环境的测量过程，能严格把控实验变量，以数值化的标准精确衡量抗侵蚀能力，对我国高炉炉缸在渣铁交界处施用耐火材料的综合考量有着举足轻重的意义。该方法通过测量耐火材料经过渣铁动态侵蚀后的直径，精确直观的评估耐材的抗侵蚀性能。本申请动态侵蚀所用的熔体容器是钼坩埚，也可根据实际情况选择其他坩埚，力求测试环境与耐材的实际应用环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种评价耐火材料抗熔体侵蚀的方法，其特征在于，所述方法的步骤包括：/nS1、制备符合配比要求的炉渣和铁水，并置于坩埚中，坩埚所处环境为模拟实际炼钢的温度环境和惰性气氛环境；/nS2、将耐火材料制成棒状并与旋转设备固定；/nS3、将耐火材料置于坩埚中，且耐火材料的上下两部分分别处于炉渣和铁水中；/nS4、启动旋转设备，使耐火材料按实验要求实现侵蚀旋转，然后脱离炉渣和铁水悬空；/nS5、降温冷却后，测量耐火材料的形状变化，得到耐火材料的抗熔体侵蚀性能；/n步骤S1和S2的顺序不固定。/n

【技术特征摘要】
1.一种评价耐火材料抗熔体侵蚀的方法，其特征在于，所述方法的步骤包括：
S1、制备符合配比要求的炉渣和铁水，并置于坩埚中，坩埚所处环境为模拟实际炼钢的温度环境和惰性气氛环境；
S2、将耐火材料制成棒状并与旋转设备固定；
S3、将耐火材料置于坩埚中，且耐火材料的上下两部分分别处于炉渣和铁水中；
S4、启动旋转设备，使耐火材料按实验要求实现侵蚀旋转，然后脱离炉渣和铁水悬空；
S5、降温冷却后，测量耐火材料的形状变化，得到耐火材料的抗熔体侵蚀性能；
步骤S1和S2的顺序不固定。


2.根据权利要求1所述的评价耐火材料抗熔体侵蚀的方法，其特征在于，步骤S4的旋转具体为：正向旋转和反向旋转依次交替反复，直至达到实验要求的侵蚀时间。


3.根据权利要求2所述的评价耐火材料抗熔体侵蚀的方法，其特征在于，每次正向旋转和反向旋转的时间相同。


4.根据权利要求2所述的评价耐火材料抗熔体侵蚀的方法，其特征在于，所述侵蚀时间为4～5.3h。


5.根据权利要求1所述的评价耐火材料抗熔体侵蚀的方法，其特征在于，步骤S4中耐火材料在悬空后进行预定时间的旋转，以甩掉耐火材料表面黏附的渣铁。


6.根据权利要求1所述的评价耐火材料抗熔体侵蚀的方法，其特征在于，炉渣的配比为：w(CaO...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦克新，张建良，高凯，张磊，王翠，范筱玥，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11