在鋼包中,爐渣的化學成分複雜(zá)多變,溫(wēn)度變動劇烈而頻繁,尤其在鋼包渣線部位,因此在渣線部(bù)位往往應用性能優良的鎂碳(tàn)磚。國(guó)內外就鋼包(bāo)中在(zài)爐渣中(zhōng)的侵蝕機理做了深入深究,詳細的歸納總結如(rú)下。
(1) 爐渣對鎂碳磚的侵蝕:
在鋼包中,由於(yú)渣(zhā)線部位複雜的物理化學環境,導致該(gāi)部位爐襯最易損毀。爐渣對鎂碳磚的化學侵(qīn)蝕主(zhǔ)要通過對氧化鎂的溶解,以及(jí)對鎂碳磚基體中(zhōng)碳(tàn)的氧化,並在以下因(yīn)素的共同(tóng)作用下(xià),導致鎂碳磚的損毀(huǐ):
1、堿度的影響(xiǎng):爐渣的堿度越低,對鎂碳磚的侵蝕越有利,若(ruò)爐渣堿度升高,使渣中SiO2的活度降(jiàng)低,可以降低(dī)對碳的氧(yǎng)化,同時隨著堿度的升高,爐渣中的FeO的活(huó)度下降,相對減緩了(le)熔渣對(duì)鎂碳磚的(de)侵(qīn)蝕行(háng)為;電爐鎂碳磚
2、MgO的影響:Osbom等在對LF爐渣線部位進行成分分析時(shí)發現,掛渣層中MgO的含量高達30%,並認為爐渣(zhā)中MgO的含量越高(gāo),鎂碳磚侵蝕越慢,堿度越高,同(tóng)樣使爐渣對鎂碳磚的侵蝕減緩。
3、Al2O3的影響:爐渣(zhā)中的Al2O3會降低爐渣的熔點和粘度,增大爐渣與耐火材料的潤濕(shī)性,使(shǐ)爐渣更容易(yì)從鄂爾(ěr)多斯鎂砂晶界(jiè)處滲透,使方鎂(měi)石脫離鎂碳磚基體。
4、FeO的影響:首先渣中FeO在高溫下很容易(yì)與鎂碳磚中石墨發生氧化反應,並且產生亮白色鐵珠,形成脫碳層,其次鎂碳磚中的方鎂石亦會同爐渣中(zhōng)的FeO反應生成低熔(róng)點(diǎn)產物。
在鋼包反複加熱和冷卻的過程中,由於形成的鎂鐵複合低熔點產物和鎂鐵礦之間的熱膨脹率不(bú)一致,使耐火材料表麵的氧化鎂發(fā)生破碎,進而導致(zhì)磚體的溶解。國外學者也認為鋼渣中鐵(tiě)含(hán)量增高對鎂碳磚的壽命不利,首先鐵FeO加速(sù)了鎂碳磚表麵碳的氧化,其(qí)次是FeO會與MgO反應,使鎂碳(tàn)磚工作麵(miàn)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(zhōng)碳的氧化:
鎂碳磚與熔渣接觸時,碳會與熔渣中的FeO等氧化物發生脫碳反應,在一定條件下形成脫碳層,致(zhì)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(jí)SiO2等氧化物反應並被爐渣中鐵氧化物不斷氧化;其次脫碳(tàn)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械攪動和鋼渣猛(měng)烈衝刷的作用下鎂碳磚的表麵層結構組織發生改變,最終由外向(xiàng)內逐漸損毀,致(zhì)使鎂碳磚遭到嚴重破壞。在溫度超過一定值後,磚體組織會受到破(pò)壞從而急劇(jù)蝕損,這是由於高(gāo)溫下MgO與(yǔ)石墨開始發生自耗反應(yīng)了。電爐鎂碳磚
(3) 氣(qì)孔(kǒng)的(de)影響:
由於鎂碳磚(zhuān)內部與表麵微氣孔的存在,鎂碳磚的侵蝕更容易發生。鎂(měi)碳(tàn)磚在使用過程中,氣孔(kǒng)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(de)侵蝕更(gèng)為嚴重。外部空氣進入鎂碳磚中的氣孔進行冷卻的(de)同時空氣中的氧氣(qì)與周圍的碳反應生成CO氣體並經過(guò)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(jiàn)增大。而產生氣孔的最重要因素是鎂碳磚中粘結劑的(de)選(xuǎn)用。粘結劑一(yī)般(bān)情況下選用酚醛樹脂。如果(guǒ)在鎂碳磚中(zhōng)加入少量的酚醛樹脂,冷態情況下孔(kǒng)隙率(lǜ)不會太高約為3%,但酚醛樹脂在加熱後,會分解產(chǎn)生水、氫氣、甲(jiǎ)烷、一(yī)(二)氧化碳等氣體,並在這些(xiē)氣體的流(liú)動下形成氣孔,增大了孔隙率(lǜ)。因此鎂碳磚被穿(chuān)過氣孔(kǒng)的(de)爐渣侵蝕,使碳的氧化和MgO的溶解都(dōu)更加劇烈,從而對鎂(měi)碳磚造成破壞(huài)。由於產生氣(qì)體過程具有反複性,鎂碳磚的損毀不斷加劇。
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