在鋼包中,爐(lú)渣的化學成分複雜多變,溫度變動劇烈而頻繁,尤其(qí)在鋼(gāng)包渣線部位,因此在渣(zhā)線部位往往(wǎng)應用性能優良的鎂碳(tàn)磚。國內外就鋼包中在爐渣中的侵蝕機理做了深入深究,詳細的歸納總結如下。
(1) 爐渣對鎂碳(tàn)磚的侵蝕:
在鋼包中,由於渣線部(bù)位複雜的物理化學(xué)環(huán)境,導(dǎo)致該部(bù)位爐襯最易損毀。爐渣對鎂碳磚的化學侵蝕主要通過對氧化(huà)鎂的溶解,以及對鎂(měi)碳磚基體中碳的氧化,並在以(yǐ)下因素的共同作(zuò)用下,導致(zhì)鎂碳磚的損(sǔn)毀:
1、堿度的影響:爐渣的堿度(dù)越低,對鎂碳(tàn)磚(zhuān)的侵蝕越有利(lì),若爐渣堿度升高,使渣中SiO2的(de)活度(dù)降低,可以降低對碳的氧化,同時(shí)隨著堿度的升高,爐渣中的FeO的(de)活度下降,相對減緩了熔渣(zhā)對鎂碳(tàn)磚的侵蝕行為;電爐鎂(měi)碳磚
2、MgO的影(yǐng)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(liàng)高達30%,並認為爐渣中MgO的含量越高(gāo),鎂碳磚侵蝕越慢,堿度越高,同樣使爐渣對鎂碳磚的侵蝕減(jiǎn)緩。
3、Al2O3的影響:爐渣中(zhōng)的Al2O3會降低爐渣的熔點和粘度,增大(dà)爐渣與耐火材料的潤濕性,使爐渣更容易從內蒙古鎂砂晶界處滲透(tòu),使方鎂石脫離鎂碳磚基體。
4、FeO的(de)影響:首先渣中(zhōng)FeO在高(gāo)溫下很容易與鎂碳磚(zhuān)中石墨發生氧化反應,並(bìng)且產生亮白色鐵珠,形成脫(tuō)碳層,其(qí)次鎂碳磚中的方鎂(měi)石亦會同爐渣中的FeO反應生(shēng)成低熔(róng)點產(chǎn)物。
在鋼包反複加熱和(hé)冷卻(què)的(de)過(guò)程中(zhōng),由於形成的鎂鐵複(fù)合低熔點產物(wù)和鎂鐵礦之(zhī)間的熱膨脹率不一致,使耐火材料表麵的氧化鎂發生破碎(suì),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(shòu)命不利,首(shǒu)先鐵FeO加速了(le)鎂碳磚表麵碳(tàn)的氧化,其次是FeO會與MgO反應,使鎂碳磚工作麵結構疏鬆,就在這兩點的共(gòng)同作用下使(shǐ)鎂碳磚加快侵蝕。
(2) 鎂碳磚中碳(tàn)的氧化:
鎂碳磚與熔渣接觸時,碳會與熔渣(zhā)中的FeO等氧化物發生脫碳反(fǎn)應,在一定條(tiáo)件(jiàn)下形(xíng)成脫碳層,致使鎂碳磚工(gōng)作麵結構疏鬆,這是鎂碳磚(zhuān)損(sǔn)毀的主要原因。碳和CO2、O2以及SiO2等氧化物反應並被爐渣中鐵氧化物不斷氧化;其次脫碳層形成的疏鬆結構在熱膨脹與熔渣的衝刷作用下產生更大的(de)裂紋與孔(kǒng)隙,使爐渣方便滲透,並與MgO形成低熔點相(xiàng),同時在(zài)熔池劇烈的機械攪動和鋼渣猛烈衝刷的作用(yòng)下(xià)鎂碳磚的(de)表麵層(céng)結構組織發生(shēng)改變,最終由外向內逐漸損毀,致使鎂碳磚遭到嚴重破壞。在溫度超過一定值後,磚體組織會受(shòu)到(dào)破壞從而急劇蝕損,這是由於高溫下MgO與石墨開始發生自耗反應了。電(diàn)爐鎂碳磚
(3) 氣孔(kǒng)的影響:
由於鎂碳磚內部與表麵微氣孔的存在,鎂碳磚的侵蝕更容易發生。鎂碳磚在使用過程中,氣孔在脫碳(tàn)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蝕更為(wéi)嚴(yán)重。外部空氣進入鎂碳磚(zhuān)中的氣孔進行(háng)冷卻(què)的同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,兩個過程的持(chí)續發生使得氣孔率與氣(qì)孔(kǒng)大小逐(zhú)漸增大。而產生氣孔(kǒng)的最重要因(yīn)素是鎂碳磚中粘結劑的選用。粘(zhān)結劑一般情況下選用酚醛樹脂。如果在鎂碳磚中(zhōng)加(jiā)入少(shǎo)量的酚醛樹脂,冷態情(qíng)況下孔隙率不會太高約為3%,但酚醛樹脂在加(jiā)熱後,會分解產生水、氫氣(qì)、甲烷、一(二)氧(yǎng)化碳(tàn)等(děng)氣體,並在這些(xiē)氣體的流(liú)動下形成氣孔,增(zēng)大了孔隙率。因此鎂碳磚被穿過(guò)氣(qì)孔的爐(lú)渣侵蝕,使碳的氧化和(hé)MgO的溶解都更(gèng)加劇烈,從而對鎂碳磚造成(chéng)破(pò)壞(huài)。由(yóu)於產(chǎn)生氣體(tǐ)過程具有反複性,鎂碳磚的損毀不斷加劇。