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爐襯耐火材料損毀機理
2015-05-13 13:43
      爐襯耐火材料的損毀機理與耐火材料的化學成分、礦物結構,煉鋼工藝過程等一些十分復雜的因素有密切關系,因此要在理論上完全說清楚幾乎是不可能的。幾十年來,人們對煉鋼熔體與耐火材料之間的高溫物理化學反應做過大量的研究,但是現在所能作出的結論,也還只是宏觀的或是經驗性的。歸納起來爐襯損毀的原因大致分成四類:
 ?、贆C械沖擊和磨損;
 ?、谀突鸩牧细邷厝芙?;
 ?、鄹邷厝芤簼B透;
 ?、芨邷叵職庀鄵]發;
  其中以②,③兩項被認為是最基本的損毀原因,所做的研究工作也最多。
  轉爐渣的成分主要為CaO,SiO2,FeO等,當爐渣堿度偏低時,對以CaO,MgO為主要成分的爐襯耐火材料侵蝕嚴重,爐襯壽命降低;相反,當爐渣堿度較高時,對爐襯的侵蝕則較輕微,爐襯壽命也相對有所提高。這導致煉鋼工藝中造渣技術的變革,采用輕燒白云石造渣,結果爐襯壽命有較大幅度的提高。爐渣中含有氟離子、金屬錳離子等時,或者熔池溫度升高到l700℃以上,溶液的粘度會急驟下降,爐襯的損毀速度加快,壽命大幅度降低。所以轉爐鋼水溫度偏高,會使爐襯壽命相應降低。
  溶液滲入耐火材料內部的成分包括:渣中的CaO、SiO2、FeO;鋼液中的Fe、Si、Al、Mn、C,甚至還包括金屬蒸氣、CO氣體等。這些滲入成分沉集在耐火材料的毛細孔道中,造成耐火材料工作面的物理化學性能與原耐火材料基體的不連續性,在轉爐操作的溫度急變下,出現裂紋、剝落和結構疏松,嚴格地說這個損毀過程要比溶解損毀過程嚴重得多。
  因此,要降低溶液對耐火材料的滲透,措施有:a.應降低爐襯耐火材料的氣孔率和氣孔的孔徑;b.在耐火材料中加入與溶液不易潤濕的材料,如石墨、碳素等;c.嚴格控制溶液的粘度,即控制冶煉強度、控制出鋼溫度等。
  由爐襯材料的抗渣侵蝕性試驗,可得出鎂碳磚的渣浸蝕過程為:石墨氧化→方鎂石相被渣中SiO2、Fe2O3侵蝕→反應生成的低熔物被熔失。
  在含碳爐襯的耐火材料中,隨著碳含量的增加抗渣侵蝕性會有提高,但不是碳含量越高越好,因為碳含量越高,氧化失碳后爐襯耐火材料的結構越疏松,使用效果會變差。
  通過從大量的抗渣試驗研究和轉爐實際操作可以得出一些爐襯耐火材料抗侵蝕性的認識:
  (1)鐵水成分對爐襯耐火材料壽命有顯著影響,特別是硅、磷、硫的含量。
  (2)轉爐終點溫度過高將導致爐襯壽命降低,特別是當終點溫度在1700℃以上,每提高10℃,爐襯耐火材料的侵蝕速率都會有顯著增加。
  (3)提高爐渣堿度有利于降低爐渣對堿性耐火材料的侵蝕。
  (4)提高渣中MgO含量,可以降低爐渣對爐襯耐火材料的侵蝕。
  (5)提高渣中FeO含量會導致爐襯耐火材料侵蝕加劇。
  (6)轉爐吹煉初期,渣堿度比較低,對爐襯侵蝕嚴重,應采用白云石造渣,使渣中MgO含量接近飽和狀態。
  (7)螢石對爐襯也有侵蝕,因此應盡量降低螢石的加入量。
  (8)白云石、鎂白云石耐火材料中,MgO的抗渣侵蝕性要優于CaO,但是有CaO存在可以提高耐火材料的高溫熱塑性和抗渣滲透性。
  (9)要求爐襯耐火材料的原料有較高的純度,如鎂白云石砂要求雜質總量SiO2+A12O3+FeO小于3%;其他如電熔鎂砂、石墨等也有類似要求。
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