在鋼包中(zhōng),爐渣的化學成(chéng)分複雜(zá)多(duō)變,溫度變(biàn)動劇烈而頻繁,尤其在鋼包渣(zhā)線部(bù)位,因此在渣線部位(wèi)往往應用性能優良的(de)鎂碳磚。國內外就鋼包中在爐渣中的侵蝕機理做了深入深究(jiū),詳細(xì)的歸納總結如下。
(1) 爐渣對鎂碳磚的侵蝕:
在鋼包中,由於渣線部位複雜(zá)的物理化學環境,導致該部位爐襯最易損毀。爐渣對(duì)鎂碳磚的化學(xué)侵蝕主要通過對(duì)氧化鎂的溶解,以(yǐ)及對鎂碳磚基體中碳的(de)氧化(huà),並在以下因素的共同作用下,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(de)侵蝕越有利,若爐渣堿度升高,使渣中SiO2的活度降低,可以降低對碳(tàn)的氧化,同時隨著堿度的升高,爐渣中的FeO的活度(dù)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的影響:Osbom等在對LF爐渣線部位(wèi)進行成分分析時發現,掛渣層中MgO的含量高達30%,並認為爐渣中MgO的含量越高,鎂碳磚侵蝕越慢,堿度(dù)越高,同樣使(shǐ)爐渣對鎂碳磚的侵蝕減緩。
3、Al2O3的影響:爐渣(zhā)中(zhōng)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,使爐渣更容易從宜昌鎂砂晶界處滲透,使方鎂石脫離鎂碳磚基體。
4、FeO的影響:首先渣中FeO在高(gāo)溫下(xià)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,形成脫碳層,其次鎂碳(tàn)磚中的方鎂石(shí)亦會同爐渣中的FeO反應生成低熔(róng)點產物。
在鋼包反複加(jiā)熱和(hé)冷卻的過程中,由於形(xíng)成的鎂鐵複(fù)合(hé)低熔點產物和鎂鐵礦之間的(de)熱膨脹率不一致,使耐火材(cái)料表麵的氧化鎂發生破碎,進而導致磚(zhuān)體的溶解。國外學(xué)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加速了鎂(měi)碳磚表(biǎo)麵碳的(de)氧化,其次是FeO會與MgO反應,使鎂碳磚工作(zuò)麵結(jié)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(huà):
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(yī)定條件下形成脫碳層,致使鎂碳磚工作麵(miàn)結構疏鬆,這是鎂碳磚損毀的主要原因(yīn)。碳和CO2、O2以及SiO2等氧化(huà)物反應並被爐(lú)渣中鐵氧化物(wù)不斷氧化;其次脫碳(tàn)層形成的疏鬆結構在熱(rè)膨脹與熔渣的衝刷作用下產生(shēng)更大的裂紋與孔隙,使爐渣方便滲透,並(bìng)與MgO形(xíng)成低熔點(diǎn)相(xiàng),同時在(zài)熔池(chí)劇烈的機械攪動(dòng)和鋼渣猛(měng)烈衝刷的作用下(xià)鎂碳磚的表麵(miàn)層結構組(zǔ)織發(fā)生改變,最(zuì)終由外(wài)向內逐漸損毀,致使鎂碳磚遭到嚴(yán)重破壞。在溫度超過一定值後,磚體組織會受到破壞從而急劇蝕損,這是(shì)由於高溫下MgO與石墨開始發生自耗反應了。電爐鎂碳磚
(3) 氣孔的影響:
由(yóu)於鎂碳磚內部與表麵微氣孔的存在,鎂(měi)碳磚的侵蝕更容易發生。鎂碳磚在使用過程中,氣(qì)孔在脫碳層的形成中起(qǐ)到了加速作用,進而使爐渣對鎂(měi)碳磚耐火材料的侵蝕更為嚴重。外部空氣進入鎂碳磚中的(de)氣(qì)孔進行冷卻的同時空氣中(zhōng)的氧氣與周圍的碳反應生(shēng)成CO氣體並經過微氣孔排出,兩個過程的持續發生使(shǐ)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(yòng)。粘結劑一般情況下選用酚醛樹脂。如果在鎂碳磚中加(jiā)入少量的酚醛(quán)樹脂,冷態情況下孔隙率不會太高(gāo)約為3%,但酚醛樹脂在加熱後,會分解產生(shēng)水、氫氣、甲烷、一(二)氧化碳(tàn)等氣體,並在這些氣體的流動下形成氣孔,增大了孔隙率。因此鎂碳磚被穿過氣孔的爐(lú)渣侵蝕,使碳的氧(yǎng)化和MgO的溶解都更加劇烈,從(cóng)而對鎂碳磚造成(chéng)破壞。由於產生氣體過程具有反複性,鎂碳磚的損毀不斷加劇。