在鋼(gāng)包中,爐渣的化學成分複(fù)雜多(duō)變,溫度(dù)變動劇烈而(ér)頻(pín)繁,尤其在鋼包渣線部位,因此在渣線部位往往應用性能優良的鎂碳磚。國內外就鋼包中在爐(lú)渣中的侵蝕(shí)機理做了深入深究,詳細的歸納總結如下。
(1) 爐渣(zhā)對(duì)鎂碳磚的侵蝕:
在(zài)鋼包中,由於渣線部位複雜(zá)的物理化學環境,導(dǎo)致該部位爐襯最易損毀(huǐ)。爐(lú)渣對鎂碳磚的化學侵蝕(shí)主要通過對氧化(huà)鎂的溶解,以及對鎂碳(tàn)磚基體中碳(tàn)的氧化,並在以下(xià)因素的共同作(zuò)用(yòng)下,導致鎂碳磚的損毀:
1、堿度的影響:爐渣的堿度越低,對鎂(měi)碳磚的(de)侵(qīn)蝕越有(yǒu)利,若爐渣(zhā)堿度升高,使(shǐ)渣中SiO2的活度降低,可以(yǐ)降低對碳的氧化,同時隨著堿度的升(shēng)高,爐渣(zhā)中的FeO的活度(dù)下降,相對(duì)減緩了熔渣對(duì)鎂碳磚的(de)侵蝕行為(wéi);電爐鎂碳磚
2、MgO的(de)影響:Osbom等在對LF爐渣線部位進行成分分析時發現,掛渣層中MgO的含量高達30%,並認為爐渣中MgO的含量越(yuè)高,鎂碳磚侵蝕越(yuè)慢,堿度越高,同樣使爐渣對鎂碳磚的侵蝕減緩。
3、Al2O3的影響:爐(lú)渣中的Al2O3會降低爐渣的熔點和粘度,增大爐渣與耐火材料(liào)的潤(rùn)濕性,使爐渣(zhā)更容易從鎂砂晶界處滲透(tòu),使方鎂石脫離鎂碳磚基體。
4、FeO的影響:首先渣中FeO在高溫下很容(róng)易與鎂碳(tàn)磚中石墨發生氧化反應,並且產生亮白色鐵珠,形成脫碳層,其(qí)次鎂碳磚(zhuān)中的方(fāng)鎂(měi)石亦會同爐渣中的FeO反(fǎn)應生成低(dī)熔點產物。
在鋼包(bāo)反複加熱和冷卻的(de)過(guò)程中(zhōng),由於形成的鎂鐵複合(hé)低熔點產物和鎂鐵礦之間的熱膨脹率不一致,使耐火材(cái)料表麵(miàn)的氧(yǎng)化鎂發生破碎,進而導(dǎo)致磚體的(de)溶解。國(guó)外學者也認為鋼渣中(zhōng)鐵含量(liàng)增高對鎂碳磚的(de)壽命不利,首先鐵FeO加速了鎂碳磚表(biǎo)麵碳的氧化,其次是(shì)FeO會與(yǔ)MgO反應,使鎂碳磚工作麵結構疏鬆,就(jiù)在這兩點的共同作用下使鎂碳磚加快(kuài)侵蝕。
(2) 鎂碳磚中碳的氧(yǎng)化:
鎂(měi)碳磚與熔渣(zhā)接(jiē)觸時,碳會與熔(róng)渣(zhā)中的FeO等(děng)氧化物(wù)發生脫碳反應,在一定條件下形成脫碳(tàn)層,致使鎂碳磚工作麵結構疏鬆,這是鎂碳磚(zhuān)損毀的主要(yào)原因。碳和(hé)CO2、O2以及SiO2等氧化物反應並被爐渣中鐵氧化物不斷氧化;其次脫碳層形成(chéng)的疏鬆結構在熱膨脹與熔渣的衝刷作(zuò)用下產生更大的(de)裂紋與孔隙,使爐渣方便滲透(tòu),並與MgO形成低熔點(diǎn)相,同時在熔池劇烈的機械攪動和鋼渣猛烈(liè)衝刷的作用(yòng)下鎂碳磚的表麵層結構組織發生改變(biàn),最終(zhōng)由外向內逐漸損毀,致使鎂碳磚遭(zāo)到嚴重破壞。在溫度超過一定值後(hòu),磚(zhuān)體組織會受到破壞從而急劇蝕損,這是(shì)由於高溫下MgO與石(shí)墨開(kāi)始發生自耗反應了。電爐鎂碳(tàn)磚
(3) 氣孔的(de)影響:
由於鎂碳磚內部與表麵微氣(qì)孔的(de)存在,鎂碳磚的侵蝕(shí)更容易發生。鎂碳磚在使用過程(chéng)中,氣孔在脫(tuō)碳層的形成中起(qǐ)到(dào)了加速(sù)作用,進而使爐渣對鎂碳(tàn)磚(zhuān)耐火材料的侵蝕更為嚴重。外部(bù)空氣進入鎂碳磚(zhuān)中(zhōng)的氣孔進行冷卻的(de)同時空(kōng)氣中的(de)氧氣與(yǔ)周圍的碳反應(yīng)生成CO氣(qì)體並經過微氣(qì)孔(kǒng)排出,兩個過程(chéng)的持續發(fā)生使得氣孔率與氣孔大小逐漸(jiàn)增大。而(ér)產生氣(qì)孔的最重要因素是鎂碳磚中粘結劑的選用。粘(zhān)結劑一(yī)般情況下選用酚醛樹脂。如果在鎂碳磚中加入(rù)少(shǎo)量的酚醛(quán)樹脂,冷態情況下孔隙率不會太高約為3%,但酚醛樹脂在加熱後,會(huì)分解產生水、氫氣、甲烷、一(二)氧化碳等氣體,並在這些氣體的流動下形成氣孔,增大了孔隙率。因此鎂碳磚被穿過氣(qì)孔的爐渣(zhā)侵蝕,使(shǐ)碳的(de)氧化和MgO的溶(róng)解(jiě)都更加劇烈,從而(ér)對鎂碳磚造成破壞。由於產生氣體過程具有(yǒu)反複性,鎂碳磚的損毀(huǐ)不斷加劇。
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