在鋼包中,爐渣的化學成分複雜多(duō)變(biàn),溫度變動劇烈而頻(pín)繁,尤其在鋼包渣線部位,因此(cǐ)在渣線部位往往應用性能優良的鎂碳磚。國內外就(jiù)鋼包中(zhōng)在爐渣中的(de)侵蝕機理做了深入深究,詳細的歸納總結如下。
(1) 爐(lú)渣對鎂碳磚(zhuān)的侵蝕:
在鋼包中,由於渣線部位複雜的物理化學環境,導致該部位爐襯最易損毀。爐渣對鎂碳磚的化學侵蝕主要通過對氧(yǎng)化(huà)鎂的溶解,以(yǐ)及對鎂碳磚基體中碳的氧化,並在以下因素的(de)共同作(zuò)用下,導致鎂碳磚的(de)損毀:
1、堿度的影響:爐渣的堿度越低,對鎂碳磚的侵蝕越有利(lì),若爐渣堿度(dù)升高,使渣中SiO2的活度降低,可以降低對碳的氧化,同時隨著堿度的升高,爐渣(zhā)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(diàn)爐鎂碳磚
2、MgO的(de)影響:Osbom等在對LF爐渣線部(bù)位進行成分分析(xī)時發(fā)現,掛渣層中MgO的含量高達30%,並認為爐渣(zhā)中MgO的含量越高,鎂碳(tàn)磚侵蝕越慢(màn),堿度(dù)越高,同樣使爐渣對鎂碳磚的侵蝕(shí)減緩。
3、Al2O3的(de)影響:爐渣中(zhōng)的Al2O3會降低爐渣的熔點和粘度,增(zēng)大(dà)爐渣與耐火材料的潤濕性,使爐渣更容(róng)易從保定鎂砂晶界處滲透,使方鎂石脫離鎂碳磚基(jī)體。
4、FeO的影響(xiǎng):首先渣中FeO在(zài)高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(sè)鐵珠,形成脫碳層,其次鎂碳磚中的方鎂石亦會同爐(lú)渣中的FeO反應生成(chéng)低熔點(diǎn)產物。
在鋼包反複加熱和冷卻的過程中,由於(yú)形成的鎂鐵複合低熔點(diǎn)產物和鎂鐵礦之間的熱膨脹率不一致,使耐火材料表麵的(de)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含量增高對鎂碳磚的壽命不利,首先鐵FeO加(jiā)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(zuò)麵結構疏鬆,就在這兩點的共同作用下使鎂(měi)碳磚加快侵蝕。
(2) 鎂碳磚中(zhōng)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,在一定條件下形成脫碳層,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等氧化物反應(yīng)並被爐渣中鐵氧化物不斷氧化;其次脫碳(tàn)層形成的(de)疏鬆結構在熱膨脹與熔渣的衝刷作用(yòng)下產生更大(dà)的裂紋與孔隙,使爐渣方(fāng)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用下鎂碳(tàn)磚的表麵層結(jié)構組織發生改變,最終由外向內(nèi)逐漸損毀,致使鎂碳磚遭到嚴重破壞。在溫度超過一定(dìng)值後(hòu),磚體組織會受到破(pò)壞從而急劇蝕(shí)損,這(zhè)是由於高溫下MgO與石墨開始(shǐ)發(fā)生(shēng)自耗反(fǎn)應了。電爐(lú)鎂碳磚
(3) 氣孔的影響:
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(shēng)。鎂碳磚在使(shǐ)用過程中,氣孔在脫碳層的形成中起(qǐ)到了加速(sù)作用,進而(ér)使爐渣對鎂碳(tàn)磚耐火材料的侵蝕更為嚴(yán)重(chóng)。外部空(kōng)氣進入鎂(měi)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CO氣(qì)體並經過微氣孔排出,兩個過程的持續發生使得氣孔率與(yǔ)氣孔大小逐(zhú)漸增大(dà)。而產生氣孔的最重要因素(sù)是鎂碳磚中粘(zhān)結劑的(de)選用。粘結劑一般情況下選(xuǎn)用酚醛樹脂。如果在鎂碳磚中加入(rù)少量的酚醛樹脂,冷態情況下孔隙率不會太高約為3%,但酚醛樹脂在(zài)加熱後,會分解(jiě)產生水、氫氣、甲(jiǎ)烷、一(二)氧化碳等氣體,並在這些氣體的流動下(xià)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,使碳的氧化和MgO的溶(róng)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(měi)碳磚(zhuān)的(de)損毀不斷加劇。