[实用新型]一种氮气保护铁沟

说明书

技术领域

本实用新型涉及铁沟耐火材料的长寿技术，具体涉及一种氮气保护铁沟。

背景技术

铁沟耐火材料(一般为Al₂O₃-SiC-C质)在使用过程中的侵蚀破坏机理首先是材料表层的C被空气中的O₂氧化，导致材料的抗渣渗透能力明显下降。由于渣与碳不润湿，碳是很好的防渣渗透物质，但是碳在高温下很容易氧化，一旦被氧化，熔渣就非常容易渗透进耐火浇注料中。因此铁沟耐火材料的侵蚀不仅仅是铁沟中的熔渣与表面的耐火材料反应，同时熔渣也会渗透进耐火材料中，在一定深度范围内与耐火材料组分发生反应形成低熔点的物质，导致对耐火材料的侵蚀。

在实际工程中，往往是通过向浇注料中添加如金属硅、氮化硅、碳化硼等在内的抗氧化剂来阻止耐火材料中碳的氧化，如目前采用如下几种措施来改善铁沟所使用的耐火材料的抗侵蚀性能：

第一种：在原有的Al₂O₃-SiC-C质铁沟浇注料基础上添加一定量的Si₃N₄和金属Si，利用原位反应机理，得到Sialon(塞隆)结合Al₂O₃-SiC-C质铁沟浇注料。其抗渣机理为：首先添加的Si₃N₄、Si与Al₂O₃发生原位反应生成Sialon，使材料内部结合更加紧密，并且生成的Sialon活性较高，氧化放出气体，阻止熔渣的渗入；其次，Sialon向熔渣中溶解，使熔渣成为含N的高硅玻璃，粘度增大；此外，Al₂O₃与熔渣的MgO反应生成MgAl₂O₄，形成阻挡层，一定程度上增强了Al₂O₃-SiC-C质浇注料抗渗透及侵蚀性能。

第二种：通过对比不同碳源(如焦炭、球状沥青、炭黑等)的Al₂O₃-SiC-C质铁沟浇注料显气孔率、抗折和抗压强度，最后选择焦炭作为碳源，得到显气孔率较小、具有一定抗折和抗压强度的浇注料。

第三种：利用天然石英和焦炭作为原料，采用碳热还原氮化法制备Si₃N₄-SiC复相材料，将其作为添加剂加入到Al₂O₃-SiC-C质铁沟浇注料中(加入量为6％左右)，试样经1450℃的热处理后，常温抗折强度最大可达到11.63MPa，抗压强度最大可达到34.50MPa，线变化率为0.07％左右，这种材料能够在一定程度上阻止熔渣对浇注料的渗透侵蚀。

可以看出，现有的思路往往是通过改善Al₂O₃-SiC-C质铁沟浇注料的抗渗透侵蚀性能来达到提高铁沟使用寿命的目的，这对浇注料的材质和性能都提出了特别高的要求。但是从铁沟的实际应用方面来看，即使耐火浇注料品质已经达到了较高甚至非常高的水平，但随着高炉出铁量的不断增加，铁沟侵蚀程度依然会明显递增，为使铁沟持续工作，后期仍须不断对其喷补耐火材料。

实用新型内容

铁沟浇注料抗渗透能力较低的根本原因是材料中的C被空气中的O₂氧化，而碳被氧化的本质是与浇注料表面接触的空气中的氧元素与材料中的碳元素反生反应，对此，实用新型人从另一个思路提出这样的技术问题：如果能够使接触铁沟耐火材料表面的气体中氧含量很低甚至几乎没有氧，则可避免浇注料中碳氧化的发生，至少这种氧化反应的速度会发生实质性的延缓。

有鉴于此，本实用新型提供一种采用氮气保护的耐火长寿铁沟，旨在通过采用氮气保护减缓或阻止铁沟耐火材料中的碳氧化，延长(炭质或含碳耐火材料特别是Al₂O₃-SiC-C质)铁沟耐火材料的使用寿命。

本实用新型采用的技术方案具体为：

一种氮气保护铁沟，包括铁沟主体和管道注气装置，所述管道注气装置包括输气管道、输气管道固定机构以及气体导向机构；其中：所述铁沟主体与高炉炉壳相连接，所述铁沟主体的沟壁两侧沿沟长方向分别布置有所述输气管道；所述输气管道靠近出铁口端设有进气管，所述输气管道上设有气幕形成部；所述输气管道通过所述输气管道固定机构与所述铁沟主体和所述高炉炉壳分别相连接，每个所述输气管道上设有所述气体导向机构。