在鋼包中,爐渣的化學成分複雜多變,溫度(dù)變動劇烈而頻繁,尤其在(zài)鋼(gāng)包渣線部位,因此在渣線部位往往應用(yòng)性能優良的(de)鎂碳磚。國內外就鋼包中(zhōng)在爐渣中的侵蝕(shí)機(jī)理(lǐ)做了深入深究,詳細的歸納總結如下(xià)。
(1) 爐渣對(duì)鎂碳磚的侵蝕:
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(huǐ)。爐渣對鎂碳磚的化學侵(qīn)蝕(shí)主要通(tōng)過對氧化鎂(měi)的溶解,以(yǐ)及對鎂碳磚基體中碳的氧化,並在以下因素的共同作用下,導致鎂碳磚的損毀:
1、堿度的(de)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(dī),可以降低對碳的氧化,同時隨著堿度的升高(gāo),爐渣中的FeO的活度下降(jiàng),相對減緩了熔渣對(duì)鎂碳磚的侵蝕行為(wéi);電爐鎂碳磚(zhuān)
2、MgO的影響:Osbom等在對LF爐渣線部位進行成分分析時發現,掛渣(zhā)層中MgO的含(hán)量高達30%,並認為爐渣中(zhōng)MgO的含量(liàng)越(yuè)高,鎂碳磚侵蝕越慢,堿度越(yuè)高,同樣使爐渣對鎂碳磚的侵蝕(shí)減(jiǎn)緩。
3、Al2O3的影響:爐渣(zhā)中的Al2O3會降低爐渣的熔點和(hé)粘度,增大爐渣與(yǔ)耐火材料的(de)潤濕性,使爐渣更(gèng)容易從(cóng)東營鎂砂晶界處滲透,使方鎂石脫離(lí)鎂碳磚基體。
4、FeO的影響:首先渣中FeO在高溫(wēn)下很容易與鎂碳磚中石墨發生氧化反應,並(bìng)且產(chǎn)生亮白(bái)色鐵珠,形成脫碳層,其次鎂碳磚中的方鎂石亦會同爐渣中的(de)FeO反(fǎn)應生成低熔點產物。
在鋼包反複加熱和冷卻的過(guò)程中,由於形成(chéng)的鎂鐵複(fù)合低熔點產物和(hé)鎂鐵礦之間的熱膨脹率不一(yī)致,使耐火材料表麵的氧化鎂發生破碎,進而(ér)導致磚(zhuān)體(tǐ)的溶解。國外學者也認為鋼渣中(zhōng)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(gōng)作麵結構疏鬆,就在這兩點的共(gòng)同作用下(xià)使鎂碳磚(zhuān)加(jiā)快侵蝕。
(2) 鎂(měi)碳磚中碳(tàn)的氧化(huà):
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(tuō)碳反應,在一定條件下形成脫碳(tàn)層,致(zhì)使鎂碳磚工作麵結構疏鬆,這是鎂碳磚損毀的(de)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(duàn)氧化;其次脫(tuō)碳層形成的疏鬆結構在熱膨脹與熔渣的衝刷作用下產生(shēng)更大的裂紋與孔隙(xì),使爐(lú)渣方便滲透,並與MgO形成低熔(róng)點相,同時在熔池劇烈的機械攪動和鋼渣(zhā)猛烈衝刷的(de)作用下鎂(měi)碳磚的表麵層結構組(zǔ)織發生改變,最終由外向內逐漸損毀,致使鎂(měi)碳磚遭到嚴重破壞。在溫度超過(guò)一定值後,磚體組織(zhī)會受到破壞從而急劇蝕損,這是由於高溫下MgO與石墨(mò)開始(shǐ)發生自耗反應了。電爐鎂碳磚
(3) 氣孔的影響:
由(yóu)於(yú)鎂碳磚(zhuān)內部與表麵微氣孔的存在,鎂碳磚的(de)侵蝕更容易發生。鎂碳磚在(zài)使用過程(chéng)中,氣孔在(zài)脫碳層的(de)形成中起到(dào)了加(jiā)速作用,進而使爐(lú)渣對鎂碳磚耐火材(cái)料的侵蝕更為嚴重。外部空氣進入(rù)鎂碳磚中的氣孔進行冷卻的同時空氣(qì)中的氧氣與周圍的碳反應生成CO氣體並(bìng)經過微氣孔排出,兩個過程的持(chí)續發生使得氣孔率與氣孔大小逐漸增大。而產生氣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。如果在鎂碳磚中加入少量的酚醛樹脂,冷態(tài)情況下孔隙(xì)率不(bú)會太高(gāo)約為3%,但酚醛樹(shù)脂在(zài)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(qì)體的流(liú)動(dòng)下形(xíng)成氣孔,增大了孔隙率。因此鎂(měi)碳磚被(bèi)穿過氣孔的爐渣侵蝕,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(tàn)磚的損毀不斷加劇。