在鋼包中,爐(lú)渣的化學成分(fèn)複雜多(duō)變,溫(wēn)度變動劇烈(liè)而頻繁,尤(yóu)其(qí)在鋼(gāng)包渣線部(bù)位,因此在渣線部位(wèi)往往應用性(xìng)能優良的鎂碳磚。國內外就鋼包中(zhōng)在爐渣中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(qīn)蝕:
在鋼包中,由於渣線部位複雜的物理化學環境,導致該部位爐襯(chèn)最易損毀。爐渣(zhā)對鎂碳磚的化學侵蝕主要通過(guò)對氧化鎂的溶解,以及對鎂碳磚基體中碳的氧(yǎng)化,並在以下(xià)因素的共同作用下,導致(zhì)鎂碳磚的損毀(huǐ):
1、堿度的影響:爐渣的堿度越低,對鎂碳磚(zhuān)的侵蝕越(yuè)有利,若爐渣(zhā)堿度升高,使渣(zhā)中(zhōng)SiO2的活度降低,可以降低對碳的氧化(huà),同時隨著堿度的升高,爐(lú)渣中(zhōng)的FeO的活度下降,相對(duì)減緩了熔渣對(duì)鎂碳磚的侵蝕行為;電爐鎂碳磚
2、MgO的影響:Osbom等(děng)在對LF爐渣線部位進行成分分析時發現,掛渣層中MgO的含量高達30%,並認(rèn)為爐渣中MgO的含量越高,鎂碳(tàn)磚侵蝕越慢,堿度越高,同樣使爐渣對鎂(měi)碳磚的侵蝕減緩。
3、Al2O3的(de)影響:爐渣中的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(xìng),使爐渣更容易從石家(jiā)莊鎂砂晶界處滲透,使方鎂石脫離鎂碳磚基體。
4、FeO的影響:首先渣中FeO在高溫下很(hěn)容易與鎂碳磚中石墨(mò)發生氧化反應,並且(qiě)產生亮白色鐵(tiě)珠,形成脫(tuō)碳層,其次鎂碳磚中的方鎂石亦會同爐渣中的FeO反應生(shēng)成低熔點產物。
在鋼包(bāo)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(de)熱膨脹率(lǜ)不一致,使耐火材料表麵的氧(yǎng)化鎂(měi)發生破碎,進而導致磚體的溶解。國外學者也認為(wéi)鋼渣中(zhōng)鐵含量增(zēng)高對鎂碳(tàn)磚的壽(shòu)命不利,首(shǒu)先鐵FeO加速了鎂碳磚表麵碳的氧化,其次是FeO會與(yǔ)MgO反應,使鎂碳磚工作麵結構疏鬆,就在(zài)這(zhè)兩點的共同作用下(xià)使(shǐ)鎂碳(tàn)磚加快侵蝕。
(2) 鎂碳磚中碳的氧化:
鎂碳磚與熔渣接觸(chù)時,碳會與熔渣中的FeO等氧化(huà)物發生脫碳反應,在一定條件下(xià)形成脫碳層,致使(shǐ)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等氧化物反應並被(bèi)爐渣中鐵氧化物不斷氧化;其(qí)次脫碳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(liè)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(yóu)外向內逐(zhú)漸損毀,致使鎂碳磚遭(zāo)到嚴(yán)重破壞。在溫度超(chāo)過(guò)一定值後,磚體組織會受到破壞從而急劇蝕(shí)損,這是由(yóu)於高溫下MgO與石墨開始發生自耗(hào)反(fǎn)應了。電爐鎂碳磚
(3) 氣孔的影響(xiǎng):
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。鎂碳磚在使(shǐ)用過程中,氣孔在脫碳層的(de)形成中起到了加速作用(yòng),進而使爐渣對鎂碳磚(zhuān)耐火(huǒ)材料的侵蝕(shí)更(gèng)為嚴重。外部空氣進入鎂碳(tàn)磚中的氣(qì)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(guò)程的持續發生使得氣孔率與(yǔ)氣孔大小逐漸(jiàn)增大。而產生氣孔的最重要因(yīn)素是鎂碳磚中粘結劑的選用。粘結劑一般情(qíng)況(kuàng)下選用酚醛樹脂。如果在鎂碳磚中加(jiā)入少量的酚醛樹脂,冷態情況下孔隙率(lǜ)不會太高(gāo)約為3%,但酚醛樹脂在加熱後,會分解產生(shēng)水、氫氣(qì)、甲烷、一(二)氧化碳等氣體,並在(zài)這些氣體的流動下形成氣孔,增大了孔隙率。因(yīn)此(cǐ)鎂碳磚被穿過氣孔的爐渣(zhā)侵蝕,使碳的氧(yǎng)化和MgO的(de)溶解(jiě)都更(gèng)加(jiā)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(bú)斷加劇。
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