鎂碳磚與鋼液和爐渣接觸時，爐渣侵蝕鎂碳磚，電爐鎂碳磚由此導致鎂(mei)(mei)碳(tan)磚(zhuan)熱震穩定性差，出現剝落損(sun)毀現象，縮(suo)短了渣(zha)線(xian)鎂(mei)(mei)碳(tan)磚(zhuan)的(de)使用壽(shou)命，影響(xiang)LF爐(lu)精煉生產。為延長鎂(mei)(mei)碳(tan)磚(zhuan)的(de)使用壽(shou)命，研(yan)究者研(yan)究了LF爐(lu)爐(lu)渣(zha)對鎂(mei)(mei)碳(tan)磚(zhuan)的(de)抗侵蝕性能的(de)影響(xiang)，探討(tao)了延長LF爐(lu)渣(zha)線(xian)用鎂(mei)(mei)碳(tan)磚(zhuan)壽(shou)命的(de)途徑。

實驗原料與過程

實(shi)驗選用(yong)(yong)(yong)LF爐用(yong)(yong)(yong)的(de)低(di)鐵爐渣和高鐵爐渣，其成分見附表。鎂(mei)碳磚選用(yong)(yong)(yong)鞍鋼目前使用(yong)(yong)(yong)的(de)渣線鎂(mei)碳磚MT-14。

研究者將渣線鎂(mei)碳(tan)(tan)磚(zhuan)制(zhi)(zhi)成(cheng)(cheng)內(nei)徑為ф60mm×50mm，外徑為ф120mm×100mm的(de)坩堝試(shi)樣后，將LF低鐵渣和高鐵渣分別(bie)裝入制(zhi)(zhi)得的(de)坩堝中(zhong)，于(yu)1600℃保溫(wen)(wen)3h，采用靜態坩堝法(fa)進行鎂(mei)碳(tan)(tan)磚(zhuan)的(de)抗(kang)渣侵蝕實驗(yan)。他們將兩(liang)種(zhong)LF爐爐渣研磨成(cheng)(cheng)200目細粉(fen)，以熱塑性酚醛(quan)樹脂作為結合(he)劑，將其壓制(zhi)(zhi)成(cheng)(cheng)ф6mm×5mm的(de)圓柱試(shi)樣，放于(yu)渣線鎂(mei)碳(tan)(tan)磚(zhuan)制(zhi)(zhi)成(cheng)(cheng)的(de)墊(dian)片上(shang)，將其置(zhi)于(yu)耐火度檢(jian)測儀DRH-III中(zhong)，觀察試(shi)樣達(da)到半球溫(wen)(wen)度時(shi)，熔(rong)渣與(yu)鎂(mei)碳(tan)(tan)磚(zhuan)的(de)潤(run)濕角，以此(ci)表征熔(rong)渣對(dui)鎂(mei)碳(tan)(tan)磚(zhuan)的(de)潤(run)濕性能。

實驗結果及分析

潤(run)濕(shi)角(jiao)(jiao)檢(jian)測。根據LF爐兩(liang)種(zhong)爐渣(zha)對(dui)鎂碳磚的(de)(de)潤(run)濕(shi)角(jiao)(jiao)示意(yi)圖，研(yan)究(jiu)者計(ji)算得出，鐵(tie)少的(de)(de)LF爐渣(zha)對(dui)鎂碳磚的(de)(de)潤(run)濕(shi)角(jiao)(jiao)為45°，鐵(tie)多的(de)(de)LF爐渣(zha)對(dui)鎂碳磚的(de)(de)潤(run)濕(shi)角(jiao)(jiao)為58°。由此可(ke)見，LF爐的(de)(de)兩(liang)種(zhong)熔(rong)(rong)渣(zha)均能潤(run)濕(shi)鎂碳磚，且鐵(tie)少的(de)(de)熔(rong)(rong)渣(zha)潤(run)濕(shi)現(xian)象更明(ming)(ming)顯(xian)，對(dui)磚的(de)(de)侵蝕更明(ming)(ming)顯(xian)。因(yin)此，可(ke)在一定范圍內調節LF爐爐渣(zha)成分，增大熔(rong)(rong)渣(zha)對(dui)制品的(de)(de)潤(run)濕(shi)角(jiao)(jiao)度，從而提高鎂碳磚的(de)(de)抗侵蝕性能。

抗(kang)渣(zha)侵(qin)(qin)蝕(shi)分析。鐵(tie)少(shao)和鐵(tie)多的(de)LF爐(lu)渣(zha)對鎂(mei)(mei)(mei)(mei)碳(tan)(tan)(tan)(tan)磚(zhuan)坩堝侵(qin)(qin)蝕(shi)后的(de)SEM形貌圖顯示，被LF爐(lu)渣(zha)侵(qin)(qin)蝕(shi)后，鎂(mei)(mei)(mei)(mei)碳(tan)(tan)(tan)(tan)磚(zhuan)的(de)表(biao)面(mian)(mian)均形成一薄(bo)薄(bo)的(de)掛(gua)(gua)渣(zha)層，且(qie)鐵(tie)少(shao)的(de)試樣(yang)掛(gua)(gua)渣(zha)層相(xiang)對明顯。由(you)(you)于(yu)(yu)侵(qin)(qin)蝕(shi)時(shi)(shi)間短，被兩(liang)種(zhong)熔渣(zha)侵(qin)(qin)蝕(shi)后，鎂(mei)(mei)(mei)(mei)碳(tan)(tan)(tan)(tan)磚(zhuan)表(biao)面(mian)(mian)的(de)侵(qin)(qin)蝕(shi)層均較薄(bo)，同時(shi)(shi)，與熔渣(zha)接(jie)觸的(de)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)碳(tan)(tan)(tan)(tan)磚(zhuan)表(biao)面(mian)(mian)處(chu)鱗片(pian)狀石(shi)墨發生氧(yang)化，基質較疏(shu)松。而(er)且(qie)，低鐵(tie)LF爐(lu)渣(zha)對鎂(mei)(mei)(mei)(mei)碳(tan)(tan)(tan)(tan)磚(zhuan)的(de)侵(qin)(qin)蝕(shi)明顯強于(yu)(yu)高(gao)鐵(tie)LF爐(lu)渣(zha)，侵(qin)(qin)蝕(shi)層相(xiang)對較深。這(zhe)是由(you)(you)于(yu)(yu)低鐵(tie)渣(zha)對鎂(mei)(mei)(mei)(mei)碳(tan)(tan)(tan)(tan)磚(zhuan)的(de)潤濕角相(xiang)對較小，相(xiang)同條件下(xia)對鎂(mei)(mei)(mei)(mei)碳(tan)(tan)(tan)(tan)磚(zhuan)的(de)潤濕速(su)率快，從而(er)加速(su)了鎂(mei)(mei)(mei)(mei)碳(tan)(tan)(tan)(tan)磚(zhuan)的(de)熔蝕(shi)。

研(yan)究(jiu)者進一步研(yan)究(jiu)發現，LF爐(lu)(lu)渣(zha)首先潤濕鎂(mei)(mei)(mei)(mei)碳(tan)磚(zhuan)(zhuan)表(biao)面(mian)，然后沿著石(shi)墨氧化(hua)(hua)(hua)后留下的(de)氣孔侵入(ru)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)碳(tan)磚(zhuan)(zhuan)的(de)基質中(zhong)，充填在鎂(mei)(mei)(mei)(mei)砂顆(ke)粒(li)周圍，與(yu)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)砂顆(ke)粒(li)進行(xing)化(hua)(hua)(hua)學(xue)侵蝕(shi)熔蝕(shi)，生成含有(you)Ca、Si、Al的(de)低熔點液(ye)相，從(cong)(cong)而逐步蠶食鎂(mei)(mei)(mei)(mei)砂顆(ke)粒(li)。由(you)(you)此(ci)可(ke)以推測(ce)，隨著反應(ying)時間(jian)延長，鎂(mei)(mei)(mei)(mei)碳(tan)磚(zhuan)(zhuan)中(zhong)將(jiang)形成膠(jiao)結結構，鎂(mei)(mei)(mei)(mei)砂顆(ke)粒(li)將(jiang)鑲嵌于液(ye)相中(zhong)，鎂(mei)(mei)(mei)(mei)砂顆(ke)粒(li)邊角將(jiang)被熔渣(zha)熔蝕(shi)，變得(de)圓滑，從(cong)(cong)而使鎂(mei)(mei)(mei)(mei)碳(tan)磚(zhuan)(zhuan)的(de)侵蝕(shi)層(ceng)和原(yuan)磚(zhuan)(zhuan)層(ceng)的(de)組成與(yu)性能，特(te)別(bie)是熱膨脹系數有(you)很大差別(bie)。當(dang)在使用(yong)過程中(zhong)受到(dao)熱震作(zuo)用(yong)和熱沖(chong)擊時，鎂(mei)(mei)(mei)(mei)碳(tan)磚(zhuan)(zhuan)的(de)工作(zuo)面(mian)將(jiang)發生剝落(luo)掉(diao)片損毀，在LF爐(lu)(lu)外精煉的(de)條(tiao)件下，由(you)(you)于精煉溫度高，爐(lu)(lu)渣(zha)的(de)黏度降低，加(jia)上(shang)爐(lu)(lu)襯內部(bu)溫度也較(jiao)高，爐(lu)(lu)渣(zha)可(ke)以滲入(ru)到(dao)耐(nai)火材料內部(bu)更(geng)深的(de)部(bu)位，形成更(geng)厚的(de)反應(ying)層(ceng)，這將(jiang)加(jia)劇鎂(mei)(mei)(mei)(mei)碳(tan)磚(zhuan)(zhuan)內襯的(de)熔損，出(chu)現嚴重的(de)剝落(luo)掉(diao)片損毀。因此(ci)，LF爐(lu)(lu)渣(zha)對鎂(mei)(mei)(mei)(mei)碳(tan)磚(zhuan)(zhuan)的(de)影(ying)響主要表(biao)現為化(hua)(hua)(hua)學(xue)侵蝕(shi)及由(you)(you)此(ci)產(chan)生的(de)熱震穩定(ding)性差，出(chu)現剝落(luo)損毀。

延長渣線用(yong)鎂(mei)碳磚壽命的途(tu)徑

綜(zong)上所述，兩種LF爐熔渣(zha)對鎂(mei)碳(tan)磚的潤(run)濕角(jiao)均小于(yu)90°，易于(yu)潤(run)濕鎂(mei)碳(tan)磚表面，與(yu)鎂(mei)碳(tan)磚接觸時將加速(su)鎂(mei)碳(tan)磚的損毀(hui)速(su)率，且低(di)鐵(tie)LF爐渣(zha)的潤(run)濕現象(xiang)更(geng)明顯(xian)。在(zai)侵(qin)蝕實驗中，這種現象(xiang)使(shi)與(yu)低(di)鐵(tie)熔渣(zha)接觸的鎂(mei)碳(tan)磚抗侵(qin)蝕能(neng)力降低(di)。

為延(yan)長LF爐(lu)鎂(mei)碳(tan)磚的(de)(de)(de)(de)抗渣侵蝕壽(shou)(shou)命，可從調節熔(rong)渣的(de)(de)(de)(de)成(cheng)分(fen)、增大(da)熔(rong)渣對鎂(mei)碳(tan)磚的(de)(de)(de)(de)潤濕角(jiao)著(zhu)手，在鎂(mei)碳(tan)磚表面形(xing)(xing)成(cheng)穩定的(de)(de)(de)(de)掛渣層，防止表面石墨的(de)(de)(de)(de)氧(yang)化，抑制熔(rong)渣對鎂(mei)碳(tan)磚表面的(de)(de)(de)(de)潤濕，或(huo)者(zhe)通過優化鎂(mei)碳(tan)磚的(de)(de)(de)(de)基質(zhi)結構，改(gai)善鎂(mei)碳(tan)磚中石墨的(de)(de)(de)(de)引(yin)入形(xing)(xing)式及(ji)加入量，調節基質(zhi)的(de)(de)(de)(de)配(pei)料組(zu)成(cheng)，從而影(ying)響鎂(mei)碳(tan)磚在使用過程中因為碳(tan)氧(yang)化形(xing)(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)氣孔的(de)(de)(de)(de)數量、尺寸、形(xing)(xing)狀和分(fen)布，進而延(yan)長LF爐(lu)渣線鎂(mei)碳(tan)磚的(de)(de)(de)(de)使用壽(shou)(shou)命。