在鋼包中,爐渣的化學成分複雜多變,溫度變動劇烈而頻繁,尤其(qí)在鋼包渣線部位,因此在渣(zhā)線(xiàn)部位(wèi)往往應用性能優良的鎂碳磚。國內外就鋼包中在(zài)爐渣中(zhōng)的侵(qīn)蝕(shí)機(jī)理做(zuò)了(le)深入深究,詳細的歸納總結如下。
(1) 爐渣對鎂碳磚的侵蝕:
在鋼包中,由於渣線部位複雜的物理化學環境(jìng),導致該部(bù)位爐(lú)襯最易損毀。爐渣對鎂碳磚(zhuān)的化學侵蝕主要通過(guò)對氧化鎂的溶解(jiě),以及(jí)對鎂碳磚基體中碳(tàn)的氧化,並在以下因素的共同作用下,導致鎂碳磚的損毀:
1、堿度的影(yǐng)響:爐渣的(de)堿度越低(dī),對鎂碳磚的(de)侵蝕越有利,若爐渣堿度升高,使渣中SiO2的活度降低,可以降低對碳的氧化,同(tóng)時隨著堿度的升高,爐渣中的FeO的活度下降,相對減緩了熔渣對鎂碳磚的侵蝕行為;電爐(lú)鎂碳磚
2、MgO的影響:Osbom等在對LF爐渣線部位進行成分(fèn)分析時發現,掛(guà)渣層中MgO的含(hán)量高達30%,並認為(wéi)爐(lú)渣中MgO的含量越高,鎂碳磚侵蝕越(yuè)慢,堿度越高(gāo),同(tóng)樣使(shǐ)爐(lú)渣對鎂碳磚的侵蝕減緩(huǎn)。
3、Al2O3的影響:爐渣中的Al2O3會降(jiàng)低爐渣的熔點和粘度,增大(dà)爐渣與(yǔ)耐(nài)火材料的潤濕性,使(shǐ)爐渣更容易從滄(cāng)州鎂砂晶(jīng)界處滲透,使方鎂(měi)石脫離鎂碳磚基體(tǐ)。
4、FeO的影(yǐng)響:首先渣(zhā)中FeO在高溫下很(hěn)容易與鎂碳磚中(zhōng)石(shí)墨發生氧化反應,並且產生亮白(bái)色鐵珠,形成脫碳層,其次鎂碳磚中的方鎂石(shí)亦會同爐(lú)渣中的FeO反應生成低熔點產物。
在鋼包反複加熱和冷卻的過程中(zhōng),由於形成的鎂鐵複合低(dī)熔點產物和鎂鐵礦之間的熱膨脹率不一致,使耐火材料表麵的氧化鎂發生破碎,進而(ér)導致磚體的溶解。國外學者也認為鋼渣中鐵含量增高(gāo)對鎂碳磚(zhuān)的壽命不利,首先(xiān)鐵FeO加速了鎂碳磚表麵碳的氧化,其次是FeO會與MgO反應(yīng),使鎂碳磚工作麵結構疏鬆,就在這兩點的共同作用下使鎂碳磚加快侵蝕。
(2) 鎂碳磚(zhuān)中碳的氧化:
鎂碳磚與熔(róng)渣接觸(chù)時,碳會與(yǔ)熔渣中的FeO等氧化物發生脫碳反應,在一定條(tiáo)件下形(xíng)成脫碳層,致使鎂碳磚工作麵結構疏鬆,這是鎂碳磚損毀的(de)主要原因。碳和CO2、O2以及SiO2等氧化物反(fǎn)應(yīng)並被爐渣中鐵(tiě)氧化物不斷氧(yǎng)化;其次脫碳層形成(chéng)的疏鬆結構在熱膨脹與熔渣(zhā)的(de)衝刷作用下產生更大的裂紋與孔隙,使爐渣方便滲透,並與MgO形成(chéng)低熔(róng)點相,同(tóng)時在熔池劇烈的機械攪動和鋼渣(zhā)猛(měng)烈衝刷的作用(yòng)下鎂碳磚(zhuān)的表麵層(céng)結構(gòu)組織發生改變,最終由外向內逐漸損毀,致使鎂碳磚遭到(dào)嚴重破壞。在溫度(dù)超過一定值後(hòu),磚體組織會受到破壞從而(ér)急劇蝕損,這是由於高溫下MgO與石墨開始發生自耗反應了。電(diàn)爐(lú)鎂碳磚
(3) 氣孔的影響:
由於鎂碳(tàn)磚內部與表麵微氣孔的存在,鎂碳磚的(de)侵蝕(shí)更容(róng)易(yì)發(fā)生。鎂碳磚(zhuān)在使用過程中,氣孔在脫碳層的形成中起到了加速作用,進而(ér)使爐渣對鎂碳磚耐火材料的侵(qīn)蝕更為(wéi)嚴重。外部空(kōng)氣進入鎂碳磚中的氣孔進行冷卻的同(tóng)時空氣中的氧氣與周圍的碳反應生成CO氣體(tǐ)並經過微氣孔排出,兩個(gè)過程的持續發生使得氣(qì)孔率與氣孔(kǒng)大小逐漸(jiàn)增大。而產生氣孔的最重要(yào)因素是(shì)鎂碳磚中粘結劑的(de)選用。粘結劑一般情況下選用(yòng)酚醛樹脂。如果在鎂碳磚中加(jiā)入少量的酚醛樹脂(zhī),冷態(tài)情況下孔隙率不會太高約為3%,但酚醛樹脂在加熱後,會分(fèn)解產生水、氫氣、甲烷、一(二)氧化(huà)碳等氣體,並在這些(xiē)氣體的流(liú)動下形(xíng)成氣孔,增大了孔隙率。因此鎂碳磚被穿過氣孔的爐渣侵蝕,使碳的氧化和MgO的溶解都更加劇烈,從(cóng)而(ér)對鎂碳(tàn)磚造成破壞。由於(yú)產生氣體(tǐ)過程(chéng)具有反複性,鎂碳磚的損毀不斷加(jiā)劇。