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隨著鎂碳磚生產技術的成熟,鎂碳磚的應用範圍越來越廣

2020-03-29

1994年胡超群等將磚用做電弧爐的內襯,並大大提高了內襯的服役壽命。電爐鎂碳磚石河子今日,已成為國內大部分鋼鐵企業的主要耐火材料。雖然在冶金過程中有著廣泛的應用,但由於其嚴酷的工作條件,其使用壽命仍然有很大問題,特別是鋼包渣線部位,鎂碳磚的損毀尤為嚴重。

在鋼包中,爐渣的化學成分複雜多變,溫度變動劇烈而頻繁,尤其在鋼包渣線部位,因此在渣線部位往往應用性能優良的鎂碳磚。國內外就鋼包中在爐渣中的侵蝕機理做了深入深究,詳細的歸納總結如下。

(1) 爐渣對鎂碳磚的侵蝕:

在鋼包中,由於渣線部位複雜的物理化學環境,導致該部位爐襯最易損毀。爐渣對鎂碳磚的化學侵蝕主要通過對氧化鎂的溶解,以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、堿度的影響:爐渣的堿度越低,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,可以降低對碳的氧化,同時隨著堿度的升高,爐渣中的FeO的活度下降,相對減緩了熔渣對鎂碳磚的侵蝕行為;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,堿度越高,同樣使爐渣對鎂碳磚的侵蝕減緩。

電爐鎂碳磚廠

3、Al2O3的影響: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性,使爐渣更容易從鎂砂晶界處滲透,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,形成脫碳層如圖1所示,其次鎂碳磚中的方鎂石亦會同爐渣中的FeO反應生成低熔點產物。

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一致,使耐火材料表麵的氧化鎂發生破碎,進而導致磚體的溶解。國外學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加速了鎂碳磚表麵碳的氧化,其次是FeO會與MgO反應,使鎂碳磚工作麵結構疏鬆,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SiO2等氧化物反應並被爐渣中鐵氧化物不斷氧化;其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紋與孔隙,使爐渣方便滲透,並與MgO形成低熔點相,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,最終由外向內逐漸損毀,致使鎂碳磚遭到嚴重破壞。在溫度超過一定值後,磚體組織會受到破壞從而急劇蝕損,這是由於高溫下MgO與石墨開始發生自耗反應了。電爐鎂碳磚

(3) 氣孔的影響:

由於鎂碳磚內部與表麵微氣孔的存在,鎂碳磚的侵蝕更容易發生。鎂碳磚在使用過程中,氣孔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侵蝕更為嚴重。外部空氣進入鎂碳磚中的氣孔進行冷卻的同時空氣中的氧氣與周圍的碳反應生成CO氣體並經過微氣孔排出,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,冷態情況下孔隙率不會太高約為3%,但酚醛樹脂在加熱後,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,鎂碳磚的損毀不斷加劇。


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