在鋼包中,爐渣的化學成分複雜多變(biàn),溫度(dù)變(biàn)動(dòng)劇烈而頻繁,尤其在鋼包渣線部位(wèi),因此在渣線部位往往應用(yòng)性能優良的鎂碳(tàn)磚。國內外(wài)就鋼包中在爐渣中的侵(qīn)蝕機理做(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(shí):
在鋼包中,由於渣(zhā)線部位複雜的物(wù)理化學環境(jìng),導致該部位爐襯最易損毀。爐渣對(duì)鎂碳磚的化學侵蝕主要通過對氧化鎂的(de)溶解,以及對鎂碳(tàn)磚基體中碳的氧化,並在以下因素的共同作用下,導致鎂碳磚的損毀:
1、堿度的影響:爐渣的堿度越低(dī),對鎂碳磚的侵蝕越有利,若爐渣堿度升高,使渣中SiO2的活度降低,可以降(jiàng)低對碳的氧化,同時隨著(zhe)堿度的升高(gāo),爐渣中的FeO的活度(dù)下降,相對減緩了熔渣對鎂碳磚的侵蝕(shí)行為;電爐鎂碳磚
2、MgO的影響(xiǎng):Osbom等在對LF爐(lú)渣線(xiàn)部位進行成分分析(xī)時(shí)發現,掛渣層中MgO的含量高達30%,並認為爐渣中MgO的含量越高,鎂(měi)碳磚侵蝕越慢,堿度越高,同(tóng)樣使爐渣對鎂碳磚的侵蝕減緩。
3、Al2O3的(de)影響:爐渣中的Al2O3會降低爐渣的熔點和粘度,增大爐渣與耐火材料的潤(rùn)濕性,使爐渣更容易從呼和浩特鎂砂晶界處滲透,使(shǐ)方鎂石脫離鎂碳磚(zhuān)基體。
4、FeO的(de)影響:首先渣中FeO在高溫下很容易與鎂碳(tàn)磚中石墨發生氧化反應(yīng),並(bìng)且產生亮白色(sè)鐵珠,形成脫碳層,其次鎂碳磚中的方鎂石亦(yì)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,由於形成的鎂鐵複合低熔點產物和鎂鐵(tiě)礦之間的熱膨脹率不一致,使耐火材料表(biǎo)麵的氧化鎂發生破碎,進而導致磚體的溶解。國(guó)外學者也認為鋼渣中鐵含量增高對鎂碳磚的壽命不利,首先鐵FeO加速了鎂碳磚表麵碳的氧化,其次是FeO會與MgO反應,使鎂碳磚工作麵(miàn)結(jié)構疏鬆,就在這兩(liǎng)點的共同作用下使鎂碳(tàn)磚加快侵蝕。
(2) 鎂碳磚中碳的氧化:
鎂碳磚與(yǔ)熔渣接(jiē)觸時,碳會與熔渣中的FeO等氧(yǎng)化(huà)物發生脫碳反應,在一定條件下(xià)形成脫碳層,致使鎂碳磚工作麵結構疏鬆,這是鎂碳磚損毀的主要原因。碳和CO2、O2以及SiO2等氧(yǎng)化物(wù)反應並被爐渣中鐵氧化物不斷氧化(huà);其次脫碳層形成的疏鬆結構在熱膨脹與熔渣的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形成低(dī)熔點相,同時在熔池劇烈(liè)的機械攪動和鋼渣猛烈衝刷的作用下鎂碳磚的表麵層結構組織發生改變,最(zuì)終由外向內逐漸損毀,致使鎂碳(tàn)磚遭到嚴重破壞。在溫度超過一(yī)定值(zhí)後,磚體組織會受(shòu)到破壞從而急劇(jù)蝕損,這是由(yóu)於高溫下MgO與(yǔ)石(shí)墨開始發生自耗反應了。電(diàn)爐鎂碳磚
(3) 氣孔的影響:
由於鎂碳磚內(nèi)部與表麵微氣孔的存在,鎂碳磚的侵蝕更(gèng)容易發生。鎂碳磚在使用過程(chéng)中,氣孔在脫碳層的形成中起到了加速作用(yòng),進而(ér)使爐渣對鎂碳磚耐火材料的侵蝕更為嚴重。外部(bù)空氣進入鎂碳磚中(zhōng)的氣孔進行冷卻的同時空氣中的氧氣與周圍的碳反應生成CO氣體並經過微(wēi)氣孔排出,兩個過程的持續發生使得氣孔率與氣孔大小逐漸增大。而(ér)產(chǎn)生氣孔的(de)最重要因素是鎂碳磚中粘結劑的選用。粘結劑一般情況下選用酚醛樹脂。如(rú)果在鎂碳磚中加入少量的酚醛樹脂,冷態情況下孔隙率不會太高約為3%,但酚(fēn)醛樹脂在加熱後,會分解產生水、氫氣、甲烷、一(yī)(二)氧化碳等氣體,並在這些氣體的流動下形成氣孔,增大(dà)了孔(kǒng)隙率。因(yīn)此鎂碳磚被穿過(guò)氣孔的爐渣侵蝕(shí),使碳的氧化和MgO的溶解(jiě)都更加(jiā)劇(jù)烈,從而對鎂(měi)碳磚造成破壞。由於產生(shēng)氣體過程具有反複性,鎂(měi)碳磚的損毀不斷加劇(jù)。