在(zài)鋼包中,爐渣的化學成(chéng)分複雜多變,溫度變動劇烈而頻繁,尤其在鋼包渣線部位(wèi),因此在渣線部位往往(wǎng)應用性能優良的鎂碳磚。國內(nèi)外就(jiù)鋼包中在爐渣中的侵蝕機理做了深入深(shēn)究,詳細的歸納總結如下。
(1) 爐渣對鎂碳(tàn)磚的侵蝕:
在鋼(gāng)包中,由於渣線(xiàn)部(bù)位複雜的物理化學環境,導致該(gāi)部位爐襯最易損(sǔn)毀。爐渣對鎂碳磚的化學侵蝕主要通過對氧化鎂(měi)的溶解(jiě),以及對鎂碳磚基體中碳的氧化,並在以下(xià)因(yīn)素的共(gòng)同作用下,導致鎂碳磚的損毀:
1、堿度的影響(xiǎng):爐(lú)渣的堿度越低,對鎂碳磚的侵蝕(shí)越有(yǒu)利,若爐渣堿度升高,使渣中SiO2的活度降低,可以降低(dī)對碳的氧化,同時隨著堿度的升高,爐渣中的FeO的(de)活度下降(jiàng),相對減緩了(le)熔渣對鎂碳磚的侵(qīn)蝕行為;電爐鎂碳磚
2、MgO的影響:Osbom等在對(duì)LF爐渣線部位進行成分分析時發現,掛渣(zhā)層中MgO的含量高達30%,並認為爐渣中MgO的含量越(yuè)高,鎂碳磚侵蝕越慢,堿度越高(gāo),同樣使爐渣(zhā)對鎂碳磚的侵蝕減緩。
3、Al2O3的影響(xiǎng):爐渣中的Al2O3會降低爐渣的熔點和粘度(dù),增(zēng)大爐渣與耐火材料的潤濕性,使(shǐ)爐渣更容易從沈陽鎂砂晶界處滲透(tòu),使方鎂石脫離鎂碳磚基體。
4、FeO的影響:首(shǒu)先渣中FeO在高溫下很容易與鎂碳磚中石墨發生(shēng)氧化反應,並且產生亮白色鐵珠,形成(chéng)脫碳層,其次鎂碳磚中的(de)方(fāng)鎂石亦會同爐渣中(zhōng)的FeO反應生成低熔點產物。
在鋼包反複(fù)加熱和冷卻(què)的過程中,由於形成的鎂鐵複(fù)合低熔點產物和鎂鐵礦之(zhī)間的熱膨(péng)脹率不一致,使耐火材料(liào)表麵的氧化鎂發生破(pò)碎,進而導致磚體的溶解。國外學者也認為鋼渣中鐵(tiě)含(hán)量增高(gāo)對鎂碳磚的壽命不利,首先(xiān)鐵FeO加速了鎂碳磚表麵碳(tàn)的氧化,其次是FeO會與MgO反應,使鎂碳磚工作麵結構疏鬆,就在這兩點的共同作用下使(shǐ)鎂碳磚加快(kuài)侵蝕。
(2) 鎂碳磚中碳的氧化:
鎂碳磚與熔渣接觸時,碳會與熔渣中的FeO等氧化物(wù)發生脫碳反應,在一定條件(jiàn)下形(xíng)成脫碳層,致使鎂碳磚工(gōng)作麵(miàn)結(jié)構(gòu)疏鬆,這是(shì)鎂(měi)碳磚損毀的主要原(yuán)因。碳和CO2、O2以及SiO2等氧化物反應並被爐渣中(zhōng)鐵氧化物不斷氧化;其次脫碳層形成的疏鬆(sōng)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形成低熔點(diǎn)相,同時在熔池劇烈的機(jī)械攪動和鋼渣猛烈衝(chōng)刷的(de)作用(yòng)下鎂(měi)碳磚的表麵層結(jié)構組織發生改變,最終由外向內逐漸損毀,致使鎂碳磚(zhuān)遭到嚴重破壞。在溫度超過一定值(zhí)後,磚體組織會受(shòu)到(dào)破(pò)壞(huài)從而急劇蝕損,這是(shì)由於高溫下MgO與石(shí)墨開始發生(shēng)自耗反應了。電爐鎂碳磚
(3) 氣孔的(de)影響:
由於鎂碳(tàn)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(qì)孔在脫碳層的形成中起到了加速作用,進而使爐渣對鎂碳磚耐(nài)火材料的侵蝕更為嚴重。外部空(kōng)氣進入(rù)鎂碳磚中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(chéng)CO氣體並經過微氣孔排出,兩個過程的持續發生使得氣孔率與氣孔大小逐漸增大。而產(chǎn)生氣孔的(de)最重要因素是鎂碳磚中(zhōng)粘結劑的選用。粘結劑一般情況下選用酚醛樹脂。如果在鎂碳磚中加入少量的酚醛樹脂,冷態情況下(xià)孔隙率不會太高約為(wéi)3%,但酚醛樹脂在加熱後,會分解產生水、氫氣、甲烷、一(二)氧化碳等氣體,並在這些氣體的(de)流動下形成氣(qì)孔,增大了(le)孔隙率(lǜ)。因此鎂碳磚被穿過氣孔的爐(lú)渣侵蝕,使碳的氧化和MgO的溶解都更加劇烈,從而對鎂碳磚造成破壞。由於產生氣體過程具有反複性,鎂碳磚(zhuān)的損毀不(bú)斷加劇。