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如何延長渣線用鎂碳磚壽命?

2019-11-16

鎂碳磚與鋼液和爐渣接觸時,爐渣侵蝕鎂碳磚,由此導致轉爐鎂碳磚熱震穩定性差,出現剝落損毀現象,縮短了渣線鎂碳磚的使用壽命,影響LF爐精煉生產。為延長鎂碳磚的使用壽命,研究者研究了LF爐爐渣對鎂碳磚的抗侵蝕性能的影響,探討了延長LF爐渣線用鎂碳磚壽命的途徑。


實驗原料與過程




實驗選用LF爐用的低鐵爐渣和高鐵爐渣,其成分見附表。鎂碳磚選用鞍鋼目前使用的渣線鎂碳磚MT-14。




研究者將渣線鎂碳磚製成內徑為ф60mm×50mm,外徑為ф120mm×100mm的坩堝試樣後,將LF低鐵渣和高鐵渣分別裝入製得的坩堝中,於1600℃保溫3h,采用靜態坩堝法進行鎂碳磚的抗渣侵蝕實驗。他們將兩種LF爐爐渣研磨成200目細粉,以熱塑性酚醛樹脂作為結合劑,將其壓製成ф6mm×5mm的圓柱試樣,放於渣線鎂碳磚製成的墊片上,將其置於耐火度檢測儀DRH-III中,觀察試樣達到半球溫度時,熔渣與鎂碳磚的潤濕角,以此表征熔渣對鎂碳磚的潤濕性能。轉爐鎂碳磚價格


鎂碳磚


實驗結果及分析


潤濕角檢測。根據LF爐兩種爐渣對鎂碳磚的潤濕角示意圖,研究者計算得出,鐵少的LF爐渣對鎂碳磚的潤濕角為45°,鐵多的LF爐渣對鎂碳磚的潤濕角為58°。由此可見,LF爐的兩種熔渣均能潤濕鎂碳磚,且鐵少的熔渣潤濕現象更明顯,對磚的侵蝕更明顯。因此,可在一定範圍內調節LF爐爐渣成分,增大熔渣對製品的潤濕角度,從而提高鎂碳磚的抗侵蝕性能。




抗渣侵蝕分析。鐵少和鐵多的LF爐渣對鎂碳磚坩堝侵蝕後的SEM形貌圖顯示,被LF爐渣侵蝕後,鎂碳磚的表麵均形成一薄薄的掛渣層,且鐵少的試樣掛渣層相對明顯。由於侵蝕時間短,被兩種熔渣侵蝕後,鎂碳磚表麵的侵蝕層均較薄,同時,與熔渣接觸的鎂碳磚表麵處鱗片狀石墨發生氧化,基質較疏鬆。而且,低鐵LF爐渣對鎂碳磚的侵蝕明顯強於高鐵LF爐渣,侵蝕層相對較深。這是由於低鐵渣對鎂碳磚的潤濕角相對較小,相同條件下對鎂碳磚的潤濕速率快,從而加速了鎂碳磚的熔蝕。




研究者進一步研究發現,LF爐渣首先潤濕鎂碳磚表麵,然後沿著石墨氧化後留下的氣孔侵入鎂碳磚的基質中,充填在鎂砂顆粒周圍,與鎂砂顆粒進行化學侵蝕熔蝕,生成含有Ca、Si、Al的低熔點液相,從而逐步蠶食鎂砂顆粒。由此可以推測,隨著反應時間延長,鎂碳磚中將形成膠結結構,鎂砂顆粒將鑲嵌於液相中,鎂砂顆粒邊角將被熔渣熔蝕,變得圓滑,從而使鎂碳磚的侵蝕層和原磚層的組成與性能,特別是熱膨脹係數有很大差別。當在使用過程中受到熱震作用和熱衝擊時,鎂碳磚的工作麵將發生剝落掉片損毀,在LF爐外精煉的條件下,由於精煉溫度高,爐渣的黏度降低,加上爐襯內部溫度也較高,爐渣可以滲入到耐火材料內部更深的部位,形成更厚的反應層,這將加劇鎂碳磚內襯的熔損,出現嚴重的剝落掉片損毀。因此,LF爐渣對鎂碳磚的影響主要表現為化學侵蝕及由此產生的熱震穩定性差,出現剝落損毀。




延長渣線用鎂碳磚壽命的途徑




綜上所述,兩種LF爐熔渣對鎂碳磚的潤濕角均小於90°,易於潤濕鎂碳磚表麵,與鎂碳磚接觸時將加速鎂碳磚的損毀速率,且低鐵LF爐渣的潤濕現象更明顯。在侵蝕實驗中,這種現象使與低鐵熔渣接觸的鎂碳磚抗侵蝕能力降低。




為延長LF爐鎂碳磚的抗渣侵蝕壽命,可從調節熔渣的成分、增大熔渣對鎂碳磚的潤濕角著手,在鎂碳磚表麵形成穩定的掛渣層,防止表麵石墨的氧化,抑製熔渣對鎂碳磚表麵的潤濕,或者通過優化鎂碳磚的基質結構,改善鎂碳磚中石墨的引入形式及加入量,調節基質的配料組成,從而影響鎂碳磚在使用過程中因為碳氧化形成的氣孔的數量、尺寸、形狀和分布,進而延長LF爐渣線鎂碳磚的使用壽命。


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