高爐爐缸凝鐵層的組成分析與導熱系數測定

摘要：高爐爐缸內襯表面形成穩定的凝鐵層將保護高爐炭磚并延長高爐壽命。利用光學數碼顯微鏡觀察統計分析高爐凝鐵層生產樣品,探究不同焦炭體積占比對凝鐵層導熱系數的影響。利用元素分析(XRF)、X射線衍射分析(XRD)、掃描電鏡(SEM-EDS)等手段分析凝鐵層的組成,并觀察其微觀形貌。利用瞬態平面熱源法(TPS)測定凝鐵層的導熱系數,進一步分析其組成與導熱系數之間的關系。結果表明,凝鐵層由鐵、充滿鐵水的焦炭、石墨碳、少量渣相組成,凝鐵層內部沒有氣隙。凝鐵層生產樣品的導熱系數測定范圍為27.21~97.38 W/(m·K),導熱系數(λ)與其組成的焦炭面積比(S_c=22%~48%)之間的線性關系為:λ=-257.47S_c+157.65。模擬實驗凝鐵層的導熱系數范圍為30.54~53.95 W/(m·K),該值遠大于目前數學模型中采用的凝鐵層導熱系數(2~4 W/m·K),隨著焦炭粒度的增加,凝鐵層的導熱系數先增加后減小。凝鐵層中導熱系數(λ)與焦炭體積分數V_c(V_c=39%~50%)的線性關系為:λ=-80.50V_c+78.56。研究結果進一步明確了凝鐵層的物相組成及其導熱系數,為高爐長壽的研究指明了方向。