在鋼(gāng)包中,爐渣的化(huà)學成(chéng)分複雜多變,溫度變動劇烈而頻繁(fán),尤其在鋼包(bāo)渣線部位,因此在渣線部位往往應用性(xìng)能優良(liáng)的鎂碳磚。國內外就鋼(gāng)包中在爐渣中的(de)侵蝕機理做了深入深究,詳細的歸(guī)納總結如(rú)下。
(1) 爐渣對鎂碳磚(zhuān)的侵(qīn)蝕:
在鋼包中,由於渣線部位複雜的物理化學環境,導致該部位(wèi)爐襯(chèn)最易損毀。爐渣對鎂(měi)碳磚的化學侵蝕主要通過對氧化鎂的溶解,以及對鎂碳磚基體中碳的(de)氧化,並(bìng)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:爐渣的堿度越(yuè)低,對鎂碳磚的(de)侵蝕越有利,若爐渣堿(jiǎn)度升高,使渣中SiO2的活度降低,可以降低對碳(tàn)的氧化,同時隨(suí)著堿度的升高,爐渣中的FeO的活度下降,相對減緩了熔渣對(duì)鎂碳磚的侵蝕行為;電爐鎂(měi)碳磚
2、MgO的影響(xiǎng):Osbom等在(zài)對(duì)LF爐(lú)渣線部位進行成(chéng)分分析時(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,鎂碳磚(zhuān)侵蝕越(yuè)慢,堿度越(yuè)高,同樣使爐渣對鎂碳磚的侵蝕減緩。
3、Al2O3的影(yǐng)響:爐渣中的Al2O3會(huì)降低爐渣的熔點和粘度,增大爐渣與耐火材料(liào)的潤濕性(xìng),使爐渣更容易從(cóng)襄陽鎂砂晶界處滲透(tòu),使方鎂(měi)石脫離鎂碳磚基體。
4、FeO的影響:首先渣中FeO在(zài)高(gāo)溫下很容易與鎂碳磚中石墨發生氧化反應,並且產生亮白色鐵珠,形成脫(tuō)碳層,其次鎂碳磚中的方鎂(měi)石亦會同(tóng)爐渣中的FeO反應生成低熔點產物。
在鋼包反複加熱和冷(lěng)卻的過程中(zhōng),由於形成(chéng)的鎂鐵複合(hé)低熔點產物和鎂鐵礦之間的熱膨脹(zhàng)率不一致(zhì),使耐火材料表麵的氧化鎂(měi)發生破碎,進而導致磚體的溶解。國外(wài)學者(zhě)也認為鋼渣中鐵含量增高對鎂碳磚的壽命(mìng)不利,首先鐵FeO加速了鎂碳磚表麵碳的(de)氧化,其次是FeO會與MgO反應,使鎂碳磚工作(zuò)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等氧化物發(fā)生脫碳反應(yīng),在一定條件下形成脫(tuō)碳層,致使鎂碳磚工作麵結構疏鬆,這(zhè)是鎂碳磚損毀的主要原因。碳和CO2、O2以及SiO2等氧化物(wù)反應並被爐渣中鐵氧化物不斷氧化;其次脫碳層(céng)形成的疏鬆結構在熱(rè)膨脹與熔渣的衝刷作用下(xià)產生更大的裂紋與孔隙,使爐渣方便滲透,並與MgO形成低熔點相,同時在熔池劇烈的機械攪動和鋼渣猛烈衝刷的作(zuò)用下鎂碳磚的表麵層結構組織發生改變,最終由外向內逐(zhú)漸損毀,致使(shǐ)鎂碳磚遭到嚴重破壞。在溫度超過一定值後,磚體(tǐ)組織會受到破壞從而急劇蝕損,這是(shì)由於高溫下(xià)MgO與石墨開(kāi)始發生自耗反應了。電爐鎂碳(tàn)磚
(3) 氣孔的影響(xiǎng):
由於(yú)鎂碳磚內部與表麵微氣孔(kǒng)的存在,鎂碳磚的侵蝕更容易發生。鎂碳磚在使用過(guò)程中,氣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火材料的侵蝕更為嚴重。外(wài)部空氣進入鎂碳磚中的氣孔進行冷卻(què)的同時(shí)空氣中的氧氣與周圍的碳反應生成(chéng)CO氣體(tǐ)並經過微氣孔排出,兩個過程的持續(xù)發生使得氣孔率與氣孔大(dà)小逐漸增大。而產生氣(qì)孔的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(zhī)。如果在(zài)鎂碳磚中加入少量的酚醛樹脂,冷態(tài)情況下孔(kǒng)隙率不(bú)會太高約(yuē)為3%,但酚醛樹脂在加熱後,會分解(jiě)產生水、氫氣、甲烷、一(二)氧化碳等氣體,並在這些氣體的流(liú)動下形成氣孔,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(huà)和(hé)MgO的溶解都更加劇烈,從而對鎂碳磚造成破(pò)壞。由於產生氣體過程具有反複性,鎂碳磚(zhuān)的(de)損毀不斷加劇(jù)。
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